Гелий

ГЕЛИЙ (латинский Helium), Не, химический элемент VIII группы короткой формы (18-й группы длинной формы) периодической системы; относится к благородным газам; атомный номер 2, атомная масса 4,002602. В природе два стабильных нуклида: ⁴Не (99,999863% по объёму) и ³Не (0,000137%). На Земле гелий - редкий элемент, образующийся при α-распаде ядер урана, тория и некоторых других радиоактивных элементов. Общие запасы гелия в атмосфере, гидросфере и литосфере 5·10¹⁴ м3. В атмосферном воздухе гелия очень мало - 5,27·10^-4% (по объёму). Содержание гелия в некоторых природных газах достигает нескольких процентов (по объёму). В космосе гелий по распространённости занимает 2-е место после водорода. Ядра атома ⁴Не называются альфа-частицами; из них состоят на 30% (по массе) Солнце, на 7% - космические лучи. В 1868 году П. Ж. С. Жансеном и независимо английским астрономом Дж. Локьером в спектре излучения солнечной короны при солнечном затмении были обнаружены линии, которые нельзя было приписать ни одному из известных в то время элементов. Новый элемент Локьер по месту обнаружения назвал «гелий» (от греческого ?λιος - солнце). На Земле гелий впервые выделен в 1895 году У. Рамзаем при нагревании минерала клевеита.

Конфигурация электронной оболочки атома гелия 1s²; молекула одноатомна. Энергия ионизации атома гелия 24,59 эВ - самая высокая среди атомов всех химических элементов; химических соединений гелий не образует. При нормальных условиях гелий - газ без цвета и запаха, плотность 0,178 кг/м³ (273 К), плохо растворим в воде - 9,78 см³/дм³ (273 К); t_KИП 4,22 К - самая низкая среди всех известных жидкостей. Гелий жидкий не отвердевает при нормальном давлении ни при каких температурах, переход в гелий твёрдый возможен только при давлении выше 2,5 МПа при температуре около 1,5 К. Ниже 2,17 К (так называемый λ-точка) жидкий Не I переходит в новое состояние Не II с уникальными свойствами (например, аномально высокой теплопроводностью, сверхтекучестью). Эти свойства впервые экспериментально обнаружены П. Л. Капицей в 1938 году; в дальнейшем объяснены Л. Д. Ландау (смотри в статье Ландау теория сверхтекучести).

Гелий  выделяют из природных гелионосных горючих газов методами фракционной конденсации при низких температурах и адсорбции. Гелий  используют в качестве защитной среды при плавке, резке и сварке химически активных металлов и сплавов; в составе дыхательных смесей для водолазов; для наполнения дирижаблей, зондов, воздушных шаров (подъёмная сила гелия составляет более 90% от подъёмной силы самого лёгкого, но взрывоопасного газа - водорода); в качестве рабочей среды в гелиевых течеискателях, принцип действия которых основан на способности атомов гелия быстро диффундировать через дефекты твёрдого тела, в газовой хроматографии. Жидкий гелий используется в лабораторной практике и технике для создания сверхнизких температур.

Лит.: Фастовский В. Г., Ровинский А. Е., Петровский Ю. В. Инертные газы. 2-е изд. М., 1972; Финкельштейн Д. Н. Инертные газы. М., 1979; Свойства жидкого и твердого гелия. Растворы ³Не-⁴Не. Справочник. К., 1982.