18. augustil 1868 uuris prantsuse teadlane Pierre Jansen Indias Gunturi linnas täieliku päikesevarjutuse ajal esimest korda Päikese kromosfääri – selle väliskest. Jansenil õnnestus spektroskoopi reguleerida nii, et päikesekrooni spektrit oli võimalik jälgida mitte ainult varjutuse ajal, vaid ka tavalistel päevadel. Juba järgmisel päeval, uurides prominente (suhteliselt külma aine masse, mis tõusevad üles ja mida hoiab magnetväli Päikese pinna kohal), ei leidnud Jansen spektroskoopia tulemustes mitte ainult sinist, rohelist-sinist ja punast vesinikujoont, aga ka väga erekollane, mida astronoom ja tema kolleegid pidasid esialgu naatriumijooneks.

Kaks kuud hiljem, 20. oktoobril, tegi inglise astronoom Norman Lockyer, teadmata oma prantsuse kolleegi arengutest, samuti päikesespektri uuringuid.

Leides tundmatu kollase joone lainepikkusega 588 nm, määras ta selle D3-ks.

Jeanseni ja Lockyeri kirjad päikesespektri uue joone avastamisest saabusid prantsuse keeles samal päeval – 24. oktoobril 1868, kuid Lockyeri kiri, mille ta kirjutas neli päeva varem, saabus mitu tundi varem. Järgmisel päeval loeti mõlemad kirjad akadeemia koosolekul ette. Prominentide uurimise uue meetodi auks otsustas Prantsuse Akadeemia vermida medali. Medali ühele küljele olid üle ristatud loorberiokste nikerdatud Janseni ja Lockyeri portreed ning teisele mütoloogilise valgusjumala Apolloni kujutis, kes valitseb vankris nelja hobusega täiskiirusel kappamas.

Lockyer üritas laboris uusi spektrijooni uuesti luua, kuid kõik tema katsed lõppesid ebaõnnestumisega. Siis taipas ta, et on avastanud uue keemilise elemendi. Lockyer nimetas seda heeliumiks, kreekakeelsest heliosest, "päike".

Teadlaste suhtumine heeliumi avastamisse oli vastuoluline. Mõned väitsid, et prominentide spektrite tõlgendamisel tehti viga, kuid see seisukoht sai üha vähem toetajaid, kuna üha rohkem astronoome suutis jälgida Lockyeri jooni. Teised väitsid, et Päikesel on elemente, mida Maal ei ole, mis on vastuolus ideega, et kõik meile praegusel ajal teadaolevad loodusseadused kehtisid ja kehtivad alati ja kõigis Universumi punktides. Teised jälle (neid olid vähemuses) uskusid, et kunagi leitakse Maalt heeliumi.

Siiski oli neil õigus. 1895. aastal avastas Šoti keemik William Ramsay mineraalse kleveiidi lagunemisel saadud gaasiproovi uurides selle spektris tundmatud jooned ja saatis proovid mitmele kolleegile analüüsimiseks. Proovi saades tundis Lockyer kohe ära jooned, mida ta oli enam kui veerand sajandit tagasi päikesevalguses täheldanud. Heeliumi mõistatus on lahendatud: gaas on kindlasti Päikeses, kuid see on olemas ka siin Maal.

Heelium on universumi suuruselt teine ​​element, moodustades 23% kogu kosmilisest massist.

Siiski on see Maal haruldane. See element on üks tuuma lagunemise saadustest, seega on selle allikaks radioaktiivsete elementide maagid.

20. sajandi alguseks tõestati lõpuks heeliumi olemasolu Maa atmosfääris. 1906. aastal õnnestus füüsikutel saada vedel heeliumi ja 1926. aastal saavutada selle kristalliseerumine. 1938. aastal avastas nõukogude füüsik vedela heelium-II ülifluidsuse nähtuse, mis seisneb viskoossusteguri järsus languses, mille tagajärjel voolab heelium peaaegu hõõrdumiseta.

Tööstuses toodetakse heeliumi heeliumi sisaldavatest maagaasidest. Heelium eraldatakse teistest gaasidest sügavjahutusega, kasutades ära asjaolu, et seda on raskem veeldada kui kõiki teisi gaase.

Heeliumi kasutati esmakordselt Saksamaal. 1915. aastal hakkasid sakslased sellega oma Londonit pommitavaid õhulaevu täitma. Peagi sai kergest, kuid mittesüttivast gaasist aeronavigatsioonisõidukite asendamatu täiteaine. 1930. aastate keskel alanud õhulaevatööstuse allakäik tõi kaasa heeliumitootmise kerge languse, kuid seda vaid lühiajaliselt. See gaas tõmbas üha enam keemikute, metallurgide ja masinaehitajate tähelepanu.

Tänapäeval kasutatakse heeliumi toiduainetööstuses raketikütuse ja pakendamisgaasina, külmutusagensina ülimadalate temperatuuride saavutamiseks, õhupallide ja meteoroloogiliste sondi kestade täitmiseks, hõõgniit-LED-lampide pirnide täitmiseks, mis eemaldab tõhusalt kuumuse LED-kiududest, ning lekete otsimiseks torustikes ja kateldes, kandjana gaasikromatograafias ja paljudes muudes valdkondades.

Vedelat heeliumi kasutatakse laialdaselt teadusuuringutes ja inseneritöös. Ülimadalad temperatuurid soosivad süvendatud teadmisi ainest ja selle struktuurist – kõrgematel temperatuuridel varjatakse energiaspektrite peeneid detaile aatomite soojusliikumine.

Helio-hapniku segud on muutunud usaldusväärseks vahendiks dekompressioonhaiguse ennetamisel ja on andnud palju aega, kui sukeldujad tõusevad.

Gaaside lahustuvus vedelikes, kui muud tegurid on võrdsed, on otseselt võrdeline rõhuga. Kõrge rõhu all töötavate sukeldujate veres on palju rohkem lämmastikku lahustunud võrreldes tavaliste veepinnal valitsevate tingimustega. Sügavusest tõustes, kui rõhk läheneb normaalsele, lämmastiku lahustuvus väheneb ja selle liig hakkab eralduma. Kiire tõusu korral toimub liigsete lahustunud gaaside eraldumine nii ägedalt, et gaasiga küllastunud vere- ja veerikkad kehakuded sõna otseses mõttes vahutavad lämmastikumullide massist.

Lämmastikumullide moodustumine veresoontes häirib südame tööd, nende ilmumine ajju häirib selle toimimist, see kõik toob kaasa tõsiseid häireid organismi elutegevuses ja selle tagajärjel surma. Vältimaks kirjeldatud nähtuste arengut, on sukeldujate tõus väga aeglane.

Sel juhul vabaneb lahustunud gaaside liig järk-järgult ja valulikke häireid ei teki. Tehisõhu kasutamisel, milles lämmastik asendatakse vähemlahustuva heeliumiga, on kahjulike häirete võimalus peaaegu täielikult välistatud. See võimaldab suurendada sukeldujate langetamise sügavust (kuni 100 meetrit või rohkem) ja vee all veedetud aega.

"Heeliumi" õhu tihedus on kolm korda väiksem kui tavalise õhu tihedus. Seetõttu on sellist õhku tavalisest kergem hingata (hingamislihaste töö väheneb). See asjaolu on oluline hingamisteede haiguste korral. Seetõttu kasutatakse "heeliumi" õhku ka meditsiinis astma, lämbumise ja muude haiguste ravis.

Lisaks on heelium geoloogide jaoks mugav näitaja.

Heeliumpildi abil on võimalik määrata sügavate rikete asukohta Maa pinnal. Heelium kui maakoore ülemist kihti küllastavate radioaktiivsete elementide lagunemise saadus imbub läbi pragude ja tõuseb atmosfääri. Selliste pragude läheduses ja eriti nende ristumiskohtades on heeliumi kontsentratsioon suurem. Seda mustrit kasutatakse Maa süvastruktuuri uurimiseks ning värviliste ja haruldaste metallide maakide otsimiseks.

Keemiline element heelium avastati esmalt Päikeselt ja alles seejärel Maalt.

Heeliumi avastamise ajaloos mängis võtmerolli Norman Lockyer, maailma ühe juhtiva teadusväljaande - ajakirja - asutaja. Loodus. Ajakirja lansseerimise ettevalmistamise käigus kohtus ta Londoni teadusasutusega ja tundis huvi astronoomia vastu. See oli aeg, mil Kirchhoff-Bunseni avastamisest inspireerituna hakkasid astronoomid alles uurima tähtede kiiratava valguse spektrit. Lockyeril endal õnnestus teha mitmeid olulisi avastusi – eelkõige näitas ta esimesena, et päikeselaigud on ülejäänud päikesepinnast külmemad, samuti andis ta esimesena märku väliskesta olemasolust Päikesel. seda kutsudes kromosfäär. 1868. aastal, uurides aatomite kiirgavat valgust prominentsetes kohtades – tohutuid plasmapaisteid Päikese pinnalt – märkas Lockyer mitmeid senitundmatuid spektrijooni ( cm. Spektroskoopia). Katsed saada laboris samu jooni lõppesid ebaõnnestumisega, millest Lockyer järeldas, et avastas uue keemilise elemendi. Lockyer andis sellele kreeka keelest nimeks heelium helios- "Päike".

Teadlased mõtlesid, kuidas heeliumi välimust ravida. Mõned väitsid, et prominentide spektrite tõlgendamisel tehti viga, kuid see seisukoht sai üha vähem toetajaid, kuna üha rohkem astronoome suutis jälgida Lockyeri jooni. Teised on väitnud, et Päikesel on elemente, mida Maal ei ole – mis, nagu juba mainitud, on vastuolus peamise väitega loodusseaduste kohta. Teised jälle (neid olid vähemuses) uskusid, et kunagi leitakse Maalt heeliumi.

1890. aastate lõpus viisid lord Rayleigh ja Sir William Ramsay läbi rea katseid, mis viisid argooni avastamiseni. Ramsay kujundas oma seadistuse ümber, et kasutada seda uraani sisaldavate mineraalide eralduvate gaaside uurimiseks. Nende gaaside spektris avastas Ramsay tundmatuid jooni ja saatis proovid mitmele kolleegile analüüsimiseks. Proovi saades tundis Lockyer kohe ära jooned, mida ta oli enam kui veerand sajandit tagasi päikesevalguses täheldanud. Heeliumi mõistatus on lahendatud: gaas on kindlasti Päikeses, kuid see on olemas ka siin Maal. Tänapäeval tuntakse seda gaasi igapäevaelus kõige paremini õhulaevade ja õhupallide täispuhumiseks mõeldud gaasina ( cm. Grahami seadus) ja teaduses - tänu selle rakendamisele krüogeenika, tehnoloogia ülimadalate temperatuuride saavutamiseks.

Koroonium ja udukogu

Küsimus, kas kusagil Universumis on keemilisi elemente, mida Maal pole, ei ole 20. sajandil oma aktuaalsust kaotanud. Välise päikeseatmosfääri uurimisel - päike kroonid, mis koosneb kuumast väga haruldasest plasmast, avastasid astronoomid spektrijooned, mida nad ei suutnud tuvastada ühegi teadaoleva maapealse elemendiga. Teadlased on oletanud, et need jooned kuuluvad uue elemendi juurde, millele anti nimi koroonium. Ja mõnede spektreid uurides udukogud- gaaside ja tolmu kauged akumulatsioonid Galaktikas - avastati veel üks salapärane joon. Need omistati teisele "uuele" elemendile - udukogu. 1930. aastatel jõudis Ameerika astrofüüsik Ira Sprague Bowen (1898-1973) järeldusele, et udukujulised jooned kuuluvad tegelikult hapnikule, kuid omandasid sellise kuju Päikesel ja udukogudes esinevate ekstreemsete tingimuste ja nende tingimuste tõttu. ei saa reprodutseerida maapealsetes laborites. Koroonium osutus tugevalt ioniseeritud rauaks. Ja neid ridu nimetatakse keelatud read.

Joseph Norman LOKYER
Joseph Norman Lockyer, 1836-1920

Inglise teadlane. Sündis Rugby linnas sõjaväearsti peres. Lockyer jõudis teadusesse ebatavalisel viisil, alustades oma karjääri sõjaosakonna ametnikuna. Lisaraha teenimiseks hakkas ta, kasutades ära avalikkuse huvi teaduse vastu, välja andma populaarteaduslikku ajakirja. Ajakirja esimene number ilmus 1869. aastal. Loodus ja 50 aastaks jäi Lockyer selle toimetajaks. Ta osales paljudel täielike päikesevarjutuste vaatlemisel. Üks neist ekspeditsioonidest viis ta heeliumi avastamiseni. Lockyer on tuntud ka kui arheoastronoomia rajaja, teadus, mis uurib iidsete ehitiste, nagu Stonehenge, astronoomilist tähendust ja paljude populaarteaduslike raamatute autor.

Heelium on tõeliselt väärisgaas. Teda pole veel sundida reageerima sundida. Heeliumi molekul on monatoomiline.

Kerguse poolest on see gaas vesiniku järel teisel kohal, õhk on heeliumist 7,25 korda raskem.

Heelium on vees ja muudes vedelikes peaaegu lahustumatu. Ja samamoodi ei lahustu vedelas heeliumis märgatavalt mitte ükski aine.

Tahket heeliumi ei saa ühelgi temperatuuril saada, kui rõhku ei suurendata.

Selle elemendi avastamise, uurimise ja kasutamise ajaloost on leitud paljude silmapaistvate füüsikute ja keemikute nimesid. erinevad riigid. Nad tundsid huvi heeliumi vastu, töötasid heeliumiga: Jansen (Prantsusmaa), Lockyer, Ramsay, Crookes, Rutherford (Inglismaa), Palmieri (Itaalia), Keesom, Camerling-Onnes (Holland), Feynman, Onsager (USA), Kapitsa, Kikoin , Landau (Nõukogude Liit) ja paljud teised silmapaistvad teadlased.

Heeliumi aatomi välimuse ainulaadsuse määrab selles kahe hämmastava loodusliku struktuuri kombinatsioon - kompaktsuse ja tugevuse absoluutsed meistrid. Heeliumi tuumas, heelium-4, on mõlemad tuumasisesed kestad küllastunud - nii prootonid kui ka neutronid. Seda tuuma raamiv elektrooniline dublett on samuti küllastunud. Nendel kujundustel on heeliumi omaduste mõistmise võti. Sellest ka selle fenomenaalne keemiline inertsus ja aatomi rekordiliselt väike suurus.

Heeliumi aatomi - alfaosakeste tuuma roll tuumafüüsika kujunemise ja arengu ajaloos on tohutu. Kui mäletate, siis alfaosakeste hajumise uurimine viis Rutherfordi avastuseni aatomituum. Kui lämmastikku pommitati alfaosakestega, viidi esimest korda läbi elementide vastastikune muundamine – see on see, millest paljud alkeemikute põlvkonnad on sajandeid unistanud. Tõsi, selles reaktsioonis ei muutunud kullaks elavhõbe, vaid lämmastik hapnikuks, kuid seda on peaaegu sama raske teha. Samad alfaosakesed osalesid neutroni avastamisel ja esimese tehisisotoobi valmistamisel. Hiljem sünteesiti alfaosakeste abil kuurium, berkeel, kalifornium ja mendelevium.

Oleme need faktid loetlenud ainult ühel eesmärgil – näitamaks, et element #2 on väga ebatavaline element.

maapealne heelium

Heelium on ebatavaline element ja selle ajalugu on ebatavaline. See avastati Päikese atmosfääris 13 aastat varem kui Maal. Täpsemalt avastati päikesekrooni spektrist erekollane D-joon, mille taga peituv sai usaldusväärselt teada alles pärast seda, kui radioaktiivseid elemente sisaldavatest maapealsetest mineraalidest eraldati heeliumi.

Heeliumi Päikesel avastas prantslane J. Jansen, kes tegi oma vaatlused Indias 19. augustil 1868, ja inglane J.H. Lockyer – sama aasta 20. oktoober. Mõlema teadlase kirjad saabusid Pariisi samal päeval ja loeti 26. oktoobril Pariisi Teaduste Akadeemia koosolekul mitmeminutilise vahega. Akadeemikud, keda tabas selline kummaline kokkusattumus, otsustasid selle sündmuse auks välja lüüa kuldmedali.

1881. aastal teatas Itaalia teadlane Palmieri heeliumi avastamisest vulkaanilistes gaasides. Kuid tema sõnumit, mida hiljem kinnitati, võtsid vähesed teadlased tõsiselt. Sekundaarse maapealse heeliumi avastas Ramsay 1895. aastal.

IN maakoor Seal on 29 isotoopi, mille radioaktiivse lagunemise käigus tekivad alfaosakesed – väga aktiivsed, kõrge energiaga heeliumi aatomite tuumad.

Põhimõtteliselt tekib maapealne heelium uraan-238, uraan-235, tooriumi ja nende ebastabiilsete lagunemissaaduste radioaktiivsel lagunemisel. Võrreldamatult väiksemas koguses heeliumi tekib samarium-147 ja vismuti aeglasel lagunemisel. Kõik need elemendid genereerivad ainult heeliumi raske isotoobi - 4 He, mille aatomeid võib pidada alfaosakeste jäänusteks, mis on mattunud kahe paari elektronide kesta - elektrondublettis. Varastel geoloogilistel perioodidel eksisteeris tõenäoliselt ka muid looduslikult radioaktiivseid elemente, mis olid Maa pinnalt juba kadunud, küllastades planeedi heeliumiga. Üks neist oli nüüd kunstlikult taasloodud neptuunisari.

Kivimisse või mineraali lõksu jäänud heeliumi koguse järgi saab hinnata nende absoluutset vanust. Need mõõtmised põhinevad radioaktiivse lagunemise seadustel: näiteks pool uraan-238-st muutub 4,52 miljardi aastaga heeliumiks ja pliiks.

Maakoore heelium koguneb aeglaselt. Üks tonn graniidist, mis sisaldab 2 g uraani ja 10 g tooriumi, toodab miljoni aastaga vaid 0,09 mg heeliumi – pool kuupsentimeetrit. Väga vähesed uraani- ja tooriumirikkad mineraalid sisaldavad heeliumi üsna suures koguses – mõni kuupsentimeetrit heeliumi grammi kohta. Nende mineraalide osakaal looduslikus heeliumi tootmises on aga nullilähedane, kuna neid esineb väga harva.

Alfa-aktiivseid isotoope sisaldavad looduslikud ühendid on heeliumi tööstuslikuks tootmiseks ainult esmane allikas, kuid mitte tooraine. Tõsi, mõned tiheda struktuuriga mineraalid – looduslikud metallid, magnetiit, granaat, apatiit, tsirkoon jt – hoiavad neis sisalduvat heeliumi kindlalt kinni. Kuid enamik mineraale läbib lõpuks ilmastiku, ümberkristalliseerumise jne protsessid ning heelium lahkub neist.

Kristallstruktuuridest vabanenud heeliumimullid asusid teekonnale läbi maakoore. Väga väike osa neist lahustub põhjavees. Enam-vähem kontsentreeritud heeliumilahuste moodustamine nõuab eritingimusi, eelkõige kõrgeid rõhku. Teine osa nomaadsest heeliumist siseneb atmosfääri mineraalide pooride ja pragude kaudu. Ülejäänud gaasimolekulid langevad maa-alustesse lõksudesse, kus nad kogunevad kümneid, sadu miljoneid aastaid. Lõksud on lahtiste kivimite kihid, mille tühimikud on täidetud gaasiga. Selliste gaasimahutite põhjaks on tavaliselt vesi ja õli ning ülalt on need suletud tihedate kivimite gaasikindlate kihtidega.

Kuna maapõues ekslevad ka teised gaasid (peamiselt metaan, lämmastik, süsihappegaas) ja pealegi palju suuremas koguses, siis puhtalt heeliumi akumuleerumine puudub. Heelium esineb maagaasides väikese lisandina. Selle sisaldus ei ületa tuhandeid, sajandikuid, harva kümnendikke protsenti. Metaan-lämmastiku lademete suur (1,5...10%) heeliumisisaldus on üliharuldane nähtus.

Maagaasid osutusid heeliumi tööstuslikuks tootmiseks praktiliselt ainsaks tooraineallikaks. Teistest gaasidest eraldamiseks kasutatakse heeliumi erakordset lenduvust, mis on seotud selle madala veeldustemperatuuriga. Pärast seda, kui kõik teised maagaasi komponendid on sügavjahutusega kondenseeritud, pumbatakse heeliumgaas välja. Seejärel puhastatakse see lisanditest. Tehase heeliumi puhtus ulatub 99,995% -ni.

Heeliumi varusid Maal hinnatakse 5·10 14 m 3 ; arvutuste põhjal otsustades tekkis seda maakoores üle 2 miljardi aasta kümme korda rohkem. See lahknevus teooria ja praktika vahel on mõistetav. Heelium on kerge gaas ja sarnaselt vesinikuga (küll aeglasemalt) ei pääse atmosfäärist kosmosesse. Tõenäoliselt uuendati Maa eksisteerimise ajal meie planeedi heeliumi korduvalt - vana pääses kosmosesse ja selle asemel sisenes atmosfääri värske - Maa poolt “väljahingatud”.

Litosfääris on heeliumi vähemalt 200 tuhat korda rohkem kui atmosfääris; veelgi rohkem potentsiaalset heeliumi on talletatud Maa "üsas" – alfa-aktiivsetes elementides. Kuid selle elemendi kogusisaldus Maal ja atmosfääris on väike. Heelium on haruldane ja hajus gaas. 1 kg maapealse materjali kohta on ainult 0,003 mg heeliumi ja selle sisaldus õhus on 0,00052 mahuprotsenti. Nii madal kontsentratsioon ei võimalda veel heeliumi säästlikult õhust eraldada.

Heelium universumis

Meie planeedi sooled ja atmosfäär on heeliumivaesed. Kuid see ei tähenda, et sellest kõikjal universumis ei piisa. Kaasaegsete hinnangute kohaselt moodustab 76% kosmilisest massist vesinik ja 23% heelium; ainult 1% jääb kõigile teistele elementidele! Seega võib maailmaainet nimetada vesinik-heeliumiks. Need kaks elementi domineerivad tähtedes, planetaarsetes udukogudes ja tähtedevahelises gaasis.

Riis. 1. Elementide arvukuse kõverad Maal (üleval) ja kosmoses.
"Kosmiline" kõver peegeldab vesiniku ja heeliumi erakordset rolli universumis ning heeliumirühma erilist tähtsust aatomituuma struktuuris. Suurima suhtelise arvukusega on need elemendid ja nende isotoobid, mille massiarv on jagatud neljaks: 16 O, 20 Ne, 24 Mg jne.

Tõenäoliselt sisaldavad kõik päikesesüsteemi planeedid radiogeenset (alfalagunemisel tekkivat) heeliumi ja suurtel planeetidel on ka kosmosest pärit reliktne heeliumi. Heeliumi on Jupiteri atmosfääris rikkalikult esindatud: osadel andmetel on seda seal 33%, teistel aga 17%. See avastus oli kuulsa teadlase ja ulmekirjaniku A. Azimovi ühe loo süžee aluseks. Loo keskmes on plaan (võib-olla tulevikus teostatav) heeliumi tarnimiseks Jupiterist ja isegi selle planeedi lähima satelliidi - Jupiter V - krüotronidel asuvate küberneetiliste masinate armaad (nende kohta - allpool) ülekandmiseks. ). Sukeldatud Jupiteri atmosfääri vedelasse heeliumisse (ülimadalad temperatuurid ja ülijuhtivus - vajalikud tingimused krüotronid), muudavad need masinad Jupiter V päikesesüsteemi ajukeskuseks ...

Täheheeliumi päritolu selgitasid 1938. aastal Saksa füüsikud Bethe ja Weizsacker. Hiljem sai nende teooria kiirendite abil eksperimentaalse kinnituse ja täpsustuse. elementaarosakesed. Selle olemus on järgmine.

Heeliumi tuumad sünteesitakse tähtede temperatuuril prootonitest termotuumasünteesi protsessis, mis vabastab iga heeliumi kilogrammi kohta 175 miljonit kilovatt-tundi energiat.

Erinevad reaktsioonitsüklid võivad viia heeliumi sulandumiseni.

Mitte väga kuumade tähtede, näiteks meie Päikese tingimustes näib domineerivat prootoni-prootoni tsükkel. See koosneb kolmest järjestikusest teisendusest. Esiteks, kaks prootonit ühinevad suurel kiirusel, moodustades deuteroni – prootoni ja neutroni struktuuri; sel juhul eraldatakse positron ja neutriino. Lisaks kombineeritakse deuteron prootoniga, moodustades gamma-kvanti emissiooniga kerge heelium. Lõpuks reageerivad kaks 3 He tuuma, muutudes alfaosakeseks ja kaheks prootoniks. Alfaosakest, mis on omandanud kaks elektroni, saab seejärel heeliumi aatom.

Sama lõpptulemus annab kiirema süsinik-lämmastiku tsükli, mille olulisus pole päikesetingimustes kuigi suur, kuid Päikesest kuumematel tähtedel on selle tsükli roll võimendatud. See koosneb kuuest etapist – reaktsioonidest. Süsinik mängib siin prootonite sulandumise protsessi katalüsaatori rolli. Nende transformatsioonide käigus vabanev energia on sama, mis prooton-prooton tsüklis – 26,7 MeV heeliumi aatomi kohta.

Heeliumi ühinemisreaktsioon on tähtede energeetilise aktiivsuse, nende sära aluseks. Sellest tulenevalt võib heeliumi sünteesi pidada kõigi looduses toimuvate reaktsioonide esiisaks, elu, valguse, soojuse ja meteoroloogiliste nähtuste algpõhjuseks Maal.

Heelium ei ole alati tähtede ühinemise lõpp-produkt. Vastavalt teooriale professor D.A. Frank-Kamenetsky, heeliumi tuumade järjestikusel ühinemisel moodustuvad 3 Be, 12 C, 16 O, 20 Ne, 24 Mg ja prootonite kinnipüüdmine nende tuumade poolt viib teiste tuumade moodustumiseni. Raskete elementide tuumade sünteesiks kuni transuraanini on vaja erakordseid ülikõrgeid temperatuure, mis arenevad ebastabiilsetel "uutel" ja "supernoovadel" tähtedel.

Kuulus Nõukogude keemik A.F. Kapustinsky nimetas vesinikku ja heeliumi protoelementideks - primaarse aine elementideks. Kas mitte see ülimuslikkus ei selgita vesiniku ja heeliumi erilist positsiooni elementide perioodilises süsteemis, eelkõige asjaolu, et esimesel perioodil puudub sisuliselt teistele perioodidele iseloomulik perioodilisus?

Parim...

Heeliumi aatom (teise nimega molekul) on molekulaarstruktuuridest tugevaim. Selle kahe elektroni orbiidid on täpselt samad ja läbivad tuumale ülimalt lähedalt. Heeliumi tuuma paljastamiseks peate kulutama rekordiliselt palju energiat - 78,61 MeV. Sellest ka heeliumi fenomenaalne keemiline passiivsus.

Viimase 15 aasta jooksul on keemikutel õnnestunud saada rohkem kui 150 raskete väärisgaaside keemilist ühendit (raskete väärisgaaside ühendeid käsitletakse artiklites "Krüpton" ja "Ksenoon"). Heeliumi inertsus jääb aga nagu varemgi kahtlustamatuks.

Arvutused näitavad, et kui leitaks viis näiteks fluoriidi või heeliumoksiidi saamiseks, siis neelaks need moodustumise käigus nii palju energiat, et tekkivad molekulid "plahvataks" selle energia toimel seestpoolt.

Heeliumi molekulid on mittepolaarsed. Nendevahelise molekulidevahelise interaktsiooni jõud on äärmiselt väike - vähem kui ühelgi teisel ainel. Seega - kriitiliste koguste madalaimad väärtused, madalaim keemistemperatuur, madalaimad aurustumis- ja sulamissoojused. Mis puutub heeliumi sulamistemperatuuri, siis normaalrõhul pole seda üldse olemas. Vedel heelium suvaliselt lähedal absoluutne null temperatuur ei tahku, kui lisaks temperatuurile sellele avaldatakse rõhku 25 või enam atmosfääri. Teist sellist ainet looduses ei leidu.

Samuti pole ühtegi teist vedelikes, eriti polaarsetes, nii halvasti lahustuvat ja nii vähe adsorptsioonile kalduvat gaasi nagu heelium. See on gaasidest parim elektrijuht ja vesiniku järel teine ​​soojusjuht. Selle soojusmahtuvus on väga kõrge ja viskoossus madal.

Heelium tungib hämmastavalt kiiresti läbi õhukeste vaheseinte, mis on valmistatud mõnest orgaanilisest polümeerist, portselanist, kvartsist ja borosilikaatklaasist. Kummalisel kombel difundeerub heelium läbi pehme klaasi 100 korda aeglasemalt kui läbi boorsilikaatklaasi. Heelium võib tungida ka paljudesse metallidesse. Ainult plaatinarühma raud ja metallid, isegi kuumad, on sellele täielikult läbimatud.

Uus meetod puhta heeliumi eraldamiseks maagaasist põhineb selektiivse läbilaskvuse põhimõttel.

Teadlased näitavad üles erakordset huvi vedela heeliumi vastu. Esiteks on see kõige külmem vedelik, milles pealegi ei lahustu märgatavalt ükski aine. Teiseks on see minimaalse pindpinevusega vedelikest kõige kergem.

Temperatuuril 2,172°K toimub vedela heeliumi omaduste järsk muutus. Saadud liiki nimetatakse tavapäraselt heelium II-ks. Heelium II keeb teistest vedelikest üsna erinevalt, keetes ei kee, selle pind jääb täiesti rahulikuks. Heelium II juhib soojust 300 miljonit korda paremini kui tavaline vedel heelium (heelium I). Heeliumi II viskoossus on praktiliselt null, see on tuhat korda väiksem kui vedela vesiniku viskoossus. Seetõttu on heelium II-l ülivoolavus - võime voolata hõõrdumiseta läbi suvaliselt väikese läbimõõduga kapillaaride.

Teine stabiilne heeliumi isotoop 3 He läheb ülivedelikku temperatuuril, mis on absoluutsest kuulist vaid sajandikkraadi kaugusel. Ülivedelikku heelium-4 ja heelium-3 nimetatakse kvantvedelikeks: kvantmehaanilised efektid ilmnevad neis juba enne nende tahkumist. See seletab vedela heeliumi väga üksikasjalikku uurimist. Jah, ja nüüd toodavad nad seda palju – sadu tuhandeid liitreid aastas. Kuid tahket heeliumi pole peaaegu uuritud: selle väga külma keha uurimisel on eksperimentaalsed raskused suured. Kahtlemata see tühimik täidetakse, sest füüsikud ootavad tahke heeliumi omaduste teadmisest palju uut: lõppude lõpuks on tegemist ka kvantkehaga.

Inertne, kuid väga vajalik

Möödunud sajandi lõpus avaldas inglise ajakiri Punch multifilmi, kus heeliumi oli kujutatud kavalalt pilgutava väikese mehena – Päikese asukana. Pildi all oli tekst: “Lõpuks võtsid nad mu Maa pealt kinni! See on olnud piisavalt kaua! Huvitav, kui kaua läheb aega, enne kui nad aru saavad, mida minuga teha?

Tõepoolest, maapealse heeliumi avastamisest (esimene aruanne selle kohta avaldati 1881. aastal) on möödunud 34 aastat, enne kui see leidis praktilist rakendust. Teatud rolli mängisid siin heeliumi algsed füüsikalised, tehnilised, elektrilised ja vähemal määral ka keemilised omadused, mis nõudsid pikka uurimist. Peamised takistused olid hajameelsus ja elemendi nr 2 kõrge hind.

Sakslased olid esimesed, kes heeliumi kasutasid. 1915. aastal hakkasid nad sellega täitma oma Londonit pommitavaid õhulaevu. Peagi sai kergest, kuid mittesüttivast heeliumist aeronautikasõidukite asendamatu täiteaine. 1930. aastate keskel alanud õhulaevatööstuse allakäik tõi kaasa heeliumitootmise kerge languse, kuid seda vaid lühiajaliselt. See gaas tõmbas üha enam keemikute, metallurgide ja masinaehitajate tähelepanu.

Paljusid tehnoloogilisi protsesse ja toiminguid ei saa läbi viia õhus. Vältimaks tekkiva aine (või lähteaine) koostoimet õhugaasidega, luuakse spetsiaalsed kaitsekeskkonnad; ja selleks otstarbeks pole sobivamat gaasi kui heelium.

Inertne, kerge, liikuv, hea soojusjuht, heelium on ideaalne vahend tuleohtlike vedelike ja pulbrite ühest anumast teise ülekandmiseks; just neid funktsioone ta rakettides ja juhitavates rakettides täidab. Heeliumi kaitsvas keskkonnas toimuvad tuumkütuse saamise eraldi etapid. Tuumareaktorite kütuseelemente hoitakse ja transporditakse heeliumiga täidetud konteinerites.

Spetsiaalsete lekkedetektorite abil, mille toime põhineb heeliumi erakordsel difusioonivõimel, tuvastavad nad vähimagi lekkevõimaluse tuumareaktorites ja muudes rõhu või vaakumi all olevates süsteemides.

Viimaseid aastaid on iseloomustanud õhulaevade ehituse uus tõus, nüüd kõrgemal teaduslikul ja tehnilisel alusel. Paljudes riikides on ehitatud ja ehitatakse heeliumiga täidetud õhulaevu kandevõimega 100–3000 tonni, mis on ökonoomsed, töökindlad ja mugavad mahukate veoste transportimiseks, nagu gaasitorud, naftatöötlemistehased, jõuülekandetornid. , jne. Täidis 85% heeliumi ja 15% vesinikuga on tulekindel ja vähendab tõstejõudu vaid 7% võrreldes vesiniktäidisega.

Töötama hakkasid uut tüüpi kõrgtemperatuurilised tuumareaktorid, milles heelium toimib jahutusvedelikuna.

Vedelat heeliumi kasutatakse laialdaselt teadusuuringutes ja inseneritöös. Ülimadalad temperatuurid soosivad süvendatud teadmisi ainest ja selle struktuurist – kõrgemal temperatuuril varjatakse energiaspektrite peeneid detaile aatomite soojusliikumine.

Juba on olemas spetsiaalsetest sulamitest valmistatud ülijuhtivad solenoidid, mis tekitavad tühise energiakuluga vedela heeliumi temperatuuril tugevaid magnetvälju (kuni 300 000 oerstedi).

Vedela heeliumi temperatuuril muutuvad paljud metallid ja sulamid ülijuhtideks. Ülijuhtivad releed – krüotroneid kasutatakse üha enam elektrooniliste arvutite projekteerimisel. Need on lihtsad, usaldusväärsed, väga kompaktsed. Ülijuhid ja koos nendega vedel heelium muutuvad elektroonika jaoks hädavajalikuks. Need kuuluvad infrapunakiirguse detektorite, molekulaarvõimendite (maserite), optiliste kvantgeneraatorite (laserite) ja mikrolainesageduste mõõtmise seadmete konstruktsiooni.

Loomulikult ei ammenda need näited heeliumi rolli kaasaegses tehnoloogias. Aga kui see poleks piiratud loodusvarad, mitte heeliumi äärmuslik hajutamine, leiaks see palju rohkem kasutusvõimalusi. Näiteks on teada, et heeliumikeskkonnas säilitades säilitavad toiduained oma esialgse maitse ja aroomi. Kuid “heeliumi” konserv on ikkagi “asi iseeneses”, sest heeliumist ei piisa ja seda kasutatakse vaid kõige olulisemates tööstusharudes ja seal, kus see on hädavajalik. Seetõttu on eriti solvav tõdeda, et põleva maagaasiga läbivad need keemilise sünteesi aparaatide, ahjude ja ahjude kaudu palju rohkem suured hulgad heeliumi sisaldavatest allikatest eraldatud.

Nüüd peetakse soodsaks heeliumi eraldamist ainult juhul, kui selle sisaldus maagaasis ei ole väiksem kui 0,05%. Sellise gaasi varud vähenevad kogu aeg ja on võimalik, et need ammenduvad enne meie sajandi lõppu. Tõenäoliselt on „heeliumipuuduse“ probleem selleks ajaks siiski lahendatud – osalt tänu uute, arenenumate meetodite loomisele gaaside eraldamiseks, kõige väärtuslikumate, ehkki ebaoluliste fraktsioonide eraldamiseks nendest ning osalt tänu juhitavale termotuumasünteesile. . Heelium saab olema "tehispäikese" oluline, ehkki kõrvalsaadus.

Heeliumi isotoobid

Looduses on kaks heeliumi stabiilset isotoopi: heelium-3 ja heelium-4. Kerge isotoop on Maal miljon korda vähem levinud kui raske isotoop. See on meie planeedil eksisteerivatest stabiilsetest isotoopidest kõige haruldasem. Kunstlikult on saadud veel kolm heeliumi isotoopi. Kõik need on radioaktiivsed. Heelium-5 poolväärtusaeg on 2,4 10 -21 sekundit, heelium-6 on 0,83 sekundit, heelium-8 on 0,18 sekundit. Kõige raskem isotoop, mis on huvitav selle poolest, et selle tuumades on kolm neutronit prootoni kohta, avastati esmakordselt Dubnas 60ndatel. Heelium-10 saamise katsed on seni ebaõnnestunud.

Viimane tahke gaas

Heelium oli kõigist gaasidest viimane, mis muudeti vedelaks ja tahkeks olekuks. Heeliumi veeldamise ja tahkumise erilised raskused on seletatavad selle aatomi struktuuri ja füüsikaliste omaduste mõningate iseärasustega. Eelkõige heelium, nagu vesinik, temperatuuril üle -250°C paisudes ei jahtu, vaid soojeneb. Teisest küljest on heeliumi kriitiline temperatuur äärmiselt madal. Seetõttu saadi vedel heelium esmakordselt alles 1908. aastal ja tahke - 1926. aastal.

heeliumi õhk

Õhk, milles kogu lämmastik või suurem osa lämmastikust on asendatud heeliumiga, ei ole tänapäeval enam uudne. Seda kasutatakse laialdaselt maal, maa all ja vee all.

Heeliumiõhk on kolm korda kergem ja palju liikuvam kui tavaline õhk. Kopsudes käitub see aktiivsemalt – toob kiiresti hapnikku ja evakueerub kiiresti süsinikdioksiid. Seetõttu antakse heeliumiõhku patsientidele, kellel on hingamishäired ja mõned operatsioonid. See leevendab lämbumist, ravib bronhiaalastmat ja kõrihaigusi.

Heeliumiõhu sissehingamine välistab praktiliselt lämmastikemboolia (kessonitõbi), millele kõrgrõhult normaalsele üleminekul on vastuvõtlikud sukeldujad ja teiste elukutsete spetsialistid, kelle töö toimub kõrge rõhu tingimustes. Selle haiguse põhjus on üsna märkimisväärne, eriti kõrge vererõhu korral, lämmastiku lahustuvus veres. Rõhu langedes vabaneb see gaasimullidena, mis võivad ummistada veresooni, kahjustada närvisõlmi... Erinevalt lämmastikust on heelium kehavedelikes praktiliselt lahustumatu, mistõttu ei saa see põhjustada dekompressioonihaigust. Lisaks välistab heeliumiõhk "lämmastikuanesteesia" esinemise, mis on väliselt sarnane alkoholimürgistusega.

Varem või hiljem peab inimkond õppima elama ja töötama pikka aega. merepõhja riiuli maavarasid ja toiduvarusid tõsiselt ära kasutama. Ja nagu Nõukogude, Prantsuse ja Ameerika teadlaste katsed on näidanud, on suurtel sügavustel heeliumõhk endiselt asendamatu. Bioloogid on tõestanud, et pikaajaline heeliumiõhuga hingamine ei põhjusta inimkehas negatiivseid muutusi ega ohusta muutusi geneetilises aparaadis: heeliumi atmosfäär ei mõjuta rakkude arengut ega mutatsioonide sagedust. On töid, mille autorid peavad heeliumiõhku optimaalseks õhukeskkonnaks kosmoselaevad tehes pikki lende universumisse. Kuid seni pole tehisheeliumiõhk veel Maa atmosfäärist kaugemale tõusnud.

Heelium on D. I. Mendelejevi keemiliste elementide perioodilise süsteemi teine ​​järjekorraline element, mille aatomnumber on 2. See asub kaheksanda rühma, perioodilise süsteemi esimese perioodi põhialarühmas. Juhib inertgaaside rühma perioodilisustabel. Seda tähistab sümbol He (lat. Heelium). Lihtaine heelium (CAS number: 7440-59-7) on inertne üheaatomiline gaas, millel pole värvi, maitset ega lõhna. Heelium on üks levinumaid elemente universumis, vesiniku järel teisel kohal. Heelium on ka teine ​​kergem keemiline element (vesiniku järel). Heeliumi ekstraheeritakse maagaasist madala temperatuuriga eraldusprotsessiga – nn fraktsioneeriva destilleerimisega

18. augustil 1868. aastal uuris Prantsuse teadlane Pierre Jansen Indias Gunturi linnas toimunud täieliku päikesevarjutuse ajal esimest korda Päikese kromosfääri. Jansenil õnnestus spektroskoopi reguleerida nii, et päikesekrooni spektrit oli võimalik jälgida mitte ainult varjutuse ajal, vaid ka tavalistel päevadel. Juba järgmisel päeval näitas päikeseprominentide spektroskoopia koos vesinikujoontega - sinine, roheline-sinine ja punane - väga helekollase joone, mille algselt võtsid Jansen ja teised astronoomid, kes vaatlesid seda naatriumi D joone jaoks. Jansen kirjutas sellest kohe Prantsuse Teaduste Akadeemiale. Seejärel leiti, et erekollane joon on sisse päikese spekter ei lange kokku naatriumi joonega ega kuulu ühegi varem tuntud keemilise elemendi hulka.

Kaks kuud hiljem, 20. oktoobril, tegi inglise astronoom Norman Lockyer, teadmata oma prantsuse kolleegi arengutest, samuti päikesespektri uuringuid. Olles avastanud tundmatu kollase joone lainepikkusega 588 nm (täpsemalt 587,56 nm), nimetas ta selle D3-ks, kuna see oli väga lähedal Fraunhoferi joontele D 1 (589,59 nm) ja D 2 (588,99 nm) naatrium. Kaks aastat hiljem tegi Lockyer koos inglise keemiku Edward Franklandiga, kellega ta töötas, ettepaneku anda uuele elemendile nimi "heelium" (teisest kreeka keelest ἥλιος - "päike").

Huvitaval kombel jõudsid Janseni ja Lockyeri kirjad Prantsuse Teaduste Akadeemiasse samal päeval – 24. oktoobril 1868, kuid Lockyeri neli päeva varem kirjutatud kiri saabus mitu tundi varem. Järgmisel päeval loeti mõlemad kirjad akadeemia koosolekul ette. Prominentide uurimise uue meetodi auks otsustas Prantsuse Akadeemia vermida medali. Medali ühele küljele olid üle ristatud loorberiokste nikerdatud Janseni ja Lockyeri portreed ning teisele müütilise päikesejumala Apolloni kujutis, kes valitseb vankris nelja hobusega täiskiirusel.

1881. aastal avaldas itaallane Luigi Palmieri aruande heeliumi avastamise kohta vulkaanilistes gaasides (fumaroolides). Ta uuris helekollast õlist ainet, mis settis gaasijugadest Vesuuvi kraatri servadele. Palmieri kaltsineeris selle vulkaanilise produkti Bunseni põleti leegis ja jälgis selle käigus vabanevate gaaside spektrit. Teadusringkond tervitas seda sõnumit umbusklikult, kuna Palmieri kirjeldas oma kogemust ebamääraselt. Palju aastaid hiljem leiti fumaroolidest tõepoolest väikeses koguses heeliumi ja argooni.

Vaid 27 aastat pärast esialgset avastamist avastati Maalt heelium – 1895. aastal leidis Šoti keemik William Ramsay mineraalse kleveiidi lagunemisel saadud gaasiproovi uurides selle spektrist sama erekollase joone, mis leiti varem päikese spekter. Proov saadeti täiendavaks uuringuks kuulsale inglise spektroskoopia teadlasele William Crookesile, kes kinnitas, et proovi spektris täheldatud kollane joon langeb kokku heeliumi D3 joonega. 23. märtsil 1895 saatis Ramsay kuulsa keemiku Marcelin Berthelot kaudu Londoni Kuninglikule Seltsile ja ka Prantsuse Akadeemiale teate oma heeliumi avastamisest Maalt.

1896. aastal tõestasid Heinrich Kaiser, Siegbert Friedländer ja kaks aastat hiljem Edward Bailey lõpuks heeliumi olemasolu atmosfääris.

Juba enne Ramsayd eraldas heeliumi ka Ameerika keemik Francis Hillebrand, kuid ta uskus ekslikult, et sai lämmastikku ja tunnistas Ramsayle saadetud kirjas teda avastamise prioriteediks.
Erinevaid aineid ja mineraale uurides avastas Ramsay, et neis sisalduv heelium saadab uraani ja tooriumi. Kuid alles palju hiljem, 1906. aastal, tegid Rutherford ja Royds kindlaks, et radioaktiivsete elementide alfaosakesed on heeliumi tuumad. Need uuringud algasid kaasaegne teooria aatomi struktuur.

Alles 1908. aastal õnnestus Hollandi füüsikul Heike Kamerling-Onnesil saada vedel heeliumi drosseliga (vt Joule-Thomsoni efekti), pärast seda, kui gaas oli eeljahutatud vaakumis keevas vedelas vesinikus. Tahke heeliumi saamise katsed jäid pikka aega edutuks isegi temperatuuril 0,71 K, mille saavutas Kamerling-Onnese õpilane, saksa füüsik Willem Hendrik Keesom. Alles 1926. aastal õnnestus tal kristallid eraldada, rakendades rõhku üle 35 atm ja jahutades kokkusurutud heeliumi vedelas heeliumis, mis keeb haruldasena.

1932. aastal uuris Keesom vedela heeliumi soojusmahtuvuse muutumise olemust temperatuuri mõjul. Ta leidis, et umbes 2,19 K juures asendub soojusmahtuvuse aeglane ja sujuv tõus järsu langusega ning soojusmahtuvuskõver võtab kreeka tähe λ (lambda) kuju. Seetõttu antakse temperatuurile, mille juures soojusmahtuvuse hüpe toimub, tingimusliku nimetuse "λ-punkt". Selle punkti täpsem temperatuuriväärtus, mis tuvastati hiljem, on 2,172 K. λ-punktis toimuvad vedela heeliumi põhiomadustes sügavad ja järsud muutused – vedela heeliumi üks faas asendub selles punktis teisega ja ilma varjatud soojuse vabanemine; toimub teist järku faasiüleminek. λ-punkti temperatuurist kõrgemal on nn heelium-I ja selle all - heelium-II.

1938. aastal avastas Nõukogude füüsik Pjotr ​​Leonidovitš Kapitsa vedela heelium-II ülifluidsuse nähtuse, mis seisneb viskoossusteguri järsus languses, mille tagajärjel voolab heelium peaaegu hõõrdumiseta. Siin on see, mida ta kirjutas ühes oma raportis selle nähtuse avastamise kohta.

nime päritolu

Kreeka keelest. ἥλιος - "Päike" (vt Helios). Huvitav on asjaolu, et elemendi nimes kasutati metallidele iseloomulikku lõppu “-iy” (ladina keeles “-um” – “heelium”), kuna Lockyer eeldas, et tema avastatud element on metall. Analoogiliselt teiste väärisgaasidega oleks loogiline anda sellele nimi "Helion" ("Helion"). IN kaasaegne teadus Heeliumi kerge isotoobi - heelium-3 tuumale omistati nimi "heelion".

Levimus

Universumis
Heelium on vesiniku järel universumis suuruselt teisel kohal – umbes 23 massiprotsenti. Heelium on aga Maal haruldane. Peaaegu kogu universumi heelium tekkis esmase nukleosünteesi käigus esimestel minutitel pärast Suurt Pauku. Kaasaegses universumis tekib peaaegu kogu uus heelium tähtede sisemuses vesinikust termotuumasünteesi tulemusena (vt prootoni-prootoni tsükkel, süsinik-lämmastiku tsükkel). Maal toodetakse seda alfa lagunemise teel. rasked elemendid(alfa-lagunemisel eralduvad alfaosakesed on heelium-4 tuumad). Osa alfalagunemise käigus tekkinud ja läbi maakoore kivimite imbunud heeliumist püütakse kinni maagaasiga, mille heeliumi kontsentratsioon võib ulatuda 7% mahust ja üle selle.

Maakoor
Kaheksanda rühma raames on heelium maakoore sisalduse poolest teisel kohal (argooni järel). Heeliumisisaldus atmosfääris (tekib Ac, Th, U lagunemise tulemusena) on 5,27×10−4% mahust, 7,24×10−5% massist. Heeliumivarud atmosfääris, litosfääris ja hüdrosfääris on hinnanguliselt 5×1014 m³. Heeliumi sisaldavad maagaasid sisaldavad tavaliselt kuni 2 mahuprotsenti heeliumi. Äärmiselt harvad on gaaside kogunemised, mille heeliumisisaldus ulatub 8-16%. Heeliumi keskmine sisaldus maismaaaines on 3 g/t. Suurimat heeliumi kontsentratsiooni täheldatakse uraani, tooriumi ja samariumi sisaldavates mineraalides: kleveiit, fergusoniit, samarskiit, gadoliniit, monasiit (monasiitliivad Indias ja Brasiilias), torianiit. Heeliumi sisaldus neis mineraalides on 0,8 - 3,5 l/kg ja torianiidis ulatub 10,5 l/kg.

Definitsioon

Kvalitatiivselt määratakse heeliumi emissioonispektrite analüüsiga (karakteristikud 587,56 nm ja 388,86 nm), kvantitatiivselt - massispektromeetriliste ja kromatograafiliste analüüsimeetoditega, samuti füüsikaliste omaduste (tihedus, soojusjuhtivus jne) mõõtmisel põhinevate meetoditega.

Keemilised omadused

Heelium on perioodilisuse tabeli kaheksanda rühma (inertgaasid) keemiliselt kõige vähem aktiivne element. Paljud heeliumiühendid eksisteerivad ainult gaasifaasis nn eksimermolekulide kujul, milles ergastatud elektroonilised olekud on stabiilsed ja põhiolek on ebastabiilne. Heelium moodustab kaheaatomilised molekulid He 2 +, fluoriid HeF, kloriid HeCl (eksimeermolekulid tekivad elektrilahenduse või ultraviolettkiirguse toimel heeliumi ja fluori või kloori segule). Heeliumi keemiline ühend LiHe on teada (võimalik, et ühend LiHe 7

Kviitung

Tööstuses saadakse heeliumi heeliumi sisaldavatest maagaasidest (praegu kasutatakse peamiselt > 0,1% heeliumi sisaldavaid maardlaid). Heelium eraldatakse teistest gaasidest sügavjahutusega, kasutades ära asjaolu, et seda on raskem veeldada kui kõiki teisi gaase. Jahutamine toimub mitmes etapis drosseliga, puhastades seda CO 2 -st ja süsivesinikest. Tulemuseks on heeliumi, neooni ja vesiniku segu. See segu, nn. toorheelium (He - 70-90% mahust) puhastatakse vesinikust (4-5%) CuO-ga temperatuuril 650-800 K. Lõplik puhastamine saavutatakse ülejäänud segu jahutamisel vaakumis keeva N2-ga ja lisandite adsorptsiooniga adsorberites olev aktiivsüsi, mida jahutab ka vedel N2. Nad toodavad tehnilise puhtusega (99,80% heelium) ja kõrge puhtusega (99,985%) heeliumi. Venemaal saadakse gaasilist heeliumi loodus- ja naftagaasidest. Praegu ekstraheeritakse heeliumi OOO Gazprom dobycha Orenburgi heeliumitehases Orenburgis madala heeliumisisaldusega gaasist (kuni 0,055 mahuprotsenti), seega on Venemaa heeliumi hind kõrge. Tegelik probleem on suure heeliumisisaldusega (0,15-1% mahust) maagaaside arendamine ja kompleksne töötlemine Ida-Siberi suurtest maardlatest, mis vähendab oluliselt selle maksumust. Heeliumi tootmises juhib USA (140 miljonit m³ aastas), millele järgneb Alžeeria (16 miljonit m³). Venemaa on maailmas kolmandal kohal – 6 miljonit m³ aastas. Maailma heeliumivarud on 45,6 miljardit m³.

Heelium(He) on inertgaas, mis on elementide perioodilise süsteemi teine ​​element, samuti teine ​​element kerguse ja levimuse poolest universumis. See kuulub lihtsate ainete hulka ja on standardtingimustel (standardtemperatuur ja -rõhk) üheaatomiline gaas.

Heelium ei sisalda maitset, värvi, lõhna ega sisalda toksiine.

Lihtainetest on heeliumil madalaim keemispunkt (T = 4,216 K). Atmosfäärirõhul on tahket heeliumi võimatu saada isegi absoluutse nulli lähedasel temperatuuril - tahkeks muutumiseks vajab heelium rõhku üle 25 atmosfääri. keemilised ühendid heeliumi on vähe ja kõik on standardtingimustes ebastabiilsed.
Looduslikult esinev heelium koosneb kahest stabiilsest isotoobist, He ja 4He. "He" isotoop on väga haruldane (isotoopide arvukus 0,00014%), 4He isotoop on 99,99986%. Lisaks looduslikele on teada ka 6 heeliumi kunstlikku radioaktiivset isotoopi.
Peaaegu kõige Universumi, heelium, ilmumine oli esmane nukleosüntees, mis toimus esimestel minutitel pärast Suurt Pauku.
Praegu peaaegu kõik heelium See moodustub vesinikust tähtede sisemuses toimuva termotuumasünteesi tulemusena. Meie planeedil tekib heelium raskete elementide alfalagunemise protsessis. See osa heeliumist, millel õnnestub läbi maakoore imbuda, väljub maagaasi osana ja võib moodustada kuni 7% selle koostisest. Mida esile tõsta heelium maagaasist kasutatakse fraktsioneerivat destilleerimist - elementide madala temperatuuri eraldamise protsessi.

Heeliumi avastamise ajalugu

18. augustil 1868 oli oodata täielikku päikesevarjutust. Astronoomid üle maailma on selleks päevaks aktiivselt valmistunud. Nad lootsid lahendada prominentside müsteeriumi – täieliku päikesevarjutuse ajal nähtavad helendavad projektsioonid piki päikeseketta servi. Mõned astronoomid uskusid, et prominentsed on kõrged Kuu mäed, mida täieliku päikesevarjutuse ajal valgustavad päikesekiired; teised arvasid, et silmapaistvad kohad on mäed Päikese enda peal; teised nägid päikeseprojektsioonides päikese atmosfääri tuliseid pilvi. Enamik uskus, et silmapaistvused pole midagi muud kui optiline illusioon.

1851. aastal Euroopas täheldatud päikesevarjutuse ajal ei näinud Saksa astronoom Schmidt mitte ainult päikeseprojektsioone, vaid suutis ka märgata, et nende piirjooned aja jooksul muutuvad. Schmidt jõudis oma tähelepanekute põhjal järeldusele, et prominentsid on hõõguvad gaasipilved, mis paiskusid päikese atmosfääri hiiglaslike pursete abil. Kuid isegi pärast Schmidti vaatlusi pidasid paljud astronoomid tuliseid servi siiski optiliseks illusiooniks.

Alles pärast täielikku päikesevarjutust 18. juulil 1860, mida täheldati Hispaanias, kui paljud astronoomid nägid oma silmaga päikeseprojektsioone ning itaallased Secchi ja prantslane Dellar suutsid neid mitte ainult visandada, vaid ka pildistada, ei suutnud keegi. kahtles prominentide olemasolus .

1860. aastaks oli juba leiutatud spektroskoop – seade, mis võimaldab optilise spektri nähtavat osa jälgides määrata keha kvalitatiivse koostise, millest vaadeldav spekter saadakse. Päikesevarjutuse päeval ei kasutanud aga ükski astronoomidest prominentide spektri vaatamiseks spektroskoopi. Spekroskoop jäi meelde siis, kui varjutus oli juba lõppenud.

Seetõttu lisas iga astronoom 1868. aasta päikesevarjutuseks valmistudes vaatlusriistade nimekirja spektroskoopi. Kuulus prantsuse teadlane Jules Jansen ei unustanud seda seadet Indiasse prominente vaatlema sõites, kus päikesevarjutuse vaatlemise tingimused olid astronoomide arvutuste järgi parimad.

Hetkel, mil sädelev Päikese ketas oli täielikult Kuu poolt kaetud, nägi Jules Jansen spektroskoobiga uurides Päikese pinnalt väljuvaid oranžikaspunaseid leeke spektris lisaks kolmele tuttavale vesiniku joonele. : punane, roheline-sinine ja sinine, uus, harjumatu - erekollane. Ühelgi tolle aja keemikutele tuntud ainel ei olnud sellist joont spektri osas, kus Jules Jansen selle avastas. Sama avastuse, kuid kodus Inglismaal, tegi astronoom Norman Lockyer.

25. oktoobril 1868 sai Pariisi Teaduste Akadeemia kaks kirja. Üks, mis on kirjutatud päev pärast päikesevarjutust, pärines India idarannikul asuvast väikelinnast Gunturist Jules Janssenilt; teine ​​20. oktoobri 1868. aasta kiri pärines Norman Lockyerilt Inglismaalt.

Saabunud kirjad loeti ette Pariisi Teaduste Akadeemia professorite koosolekul. Nendes teatasid Jules Jansen ja Norman Lockyer üksteisest sõltumatult sama "päikeseaine" avastamisest. Seda uut ainet, mis leiti Päikese pinnalt spektroskoobi abil, tegi Lockyer ettepaneku nimetada heeliumi kreekakeelsest sõnast "päike" - "helios".

Selline kokkusattumus üllatas akadeemiate professorite teaduskoosolekut ja andis samas tunnistust uue avastamise objektiivsest iseloomust. keemiline. Päikesetõrvikute (prominentside) aine avastamise auks löödi välja medal. Selle medali ühele küljele on graveeritud Janseni ja Lockyeri portreed ning teisele Vana-Kreeka päikesejumala Apolloni kujutis nelja hobuse veetavas vankris. Vankri all oli prantsuskeelne kiri: "Päikese projektsioonide analüüs 18. augustil 1868."

1895. aastal juhtis Londoni keemik Henry Myers kuulsa inglise füüsikalise keemiku William Ramsay tähelepanu geoloog Hildebrandi tollal unustatud artiklile. Selles artiklis väitis Hildebrand, et mõned haruldased mineraalid eraldavad väävelhappes kuumutamisel gaasi, mis ei põle ega toeta põlemist. Nende haruldaste mineraalide hulgas oli ka kleveiit, mille leidis Norrast kuulus Rootsi polaaralade uurija Nordenskiöld.

Ramsay otsustas uurida kleveiidis sisalduva gaasi olemust. Kõigis Londoni keemiapoodides õnnestus Ramsay abilistel osta vaid ... grammi laimu, makstes selle eest vaid 3,5 šillingit. Olles eraldanud saadud kleveiidi kogusest mitu kuupsentimeetrit gaasi ja puhastanud selle lisanditest, uuris Ramsay seda spektroskoobiga. Tulemus oli ootamatu: kleveiidist eraldunud gaas osutus ... heeliumiks!

Oma avastust usaldamata pöördus Ramsay tollase Londoni spektraalanalüüsi juhtiva spetsialisti William Crookesi poole palvega uurida kleveiidist eraldunud gaasi.

Crookes uuris gaasi. Uuringu tulemus kinnitas Ramsay avastust. Nii avastati 23. märtsil 1895 Maalt aine, mis oli leitud Päikeselt 27 aastat varem. Samal päeval avaldas Ramsay oma avastuse, saates ühe sõnumi Londoni Kuninglikule Seltsile ja teise kuulsale prantsuse keemikule akadeemik Berthelot'le. Kirjas Berthelot'le palus Ramsay teavitada oma avastusest Pariisi Akadeemia professorite teaduskoosolekut.

Viisteist päeva pärast Ramsayd eraldas Rootsi keemik Langley temast sõltumatult heeliumi kleveiidist ja, nagu Ramsay, teatas oma heeliumi avastamisest keemik Berthelot'le.

Kolmandat korda avastati õhust heelium, kus see Ramsay sõnul oleks pidanud pärinema haruldastest mineraalidest (kleveiit jne) Maa hävitamise ja keemiliste transformatsioonide käigus.

Väikeses koguses heeliumi leiti ka mõne mineraalveeallika veest. Nii leidis selle näiteks Ramsay Püreneede tervendavast allikast Cotret, inglise füüsik John William Rayleigh leidis selle kuulsa Bathi kuurordi allikate vetest, saksa füüsik Kaiser avastas aastal purskavatest allikatest heeliumi. Schwarzwaldi mäed. Kõige rohkem leiti heeliumi siiski mõnes mineraalis. Seda leidub samarskiidis, fergusoniidis, kolumbiidis, monasiidis ja uraniidis. Tseiloni saarelt pärit mineraalne torianiit sisaldab eriti palju heeliumi. Kilogrammist torianiiti eraldub kuumaks kuumutamisel 10 liitrit heeliumi.

Peagi tehti kindlaks, et heeliumi leidub ainult nendes mineraalides, mis sisaldavad radioaktiivset uraani ja tooriumi. Mõnede radioaktiivsete elementide poolt kiiratavad alfakiired pole muud kui heeliumi aatomite tuumad.

Ajaloost...

Selle ebatavalised omadused võimaldavad heeliumi laialdaselt kasutada erinevatel eesmärkidel. Esimene, täiesti loogiline, lähtudes selle kergusest, on kasutamine õhupallides ja õhulaevades. Pealegi pole see erinevalt vesinikust plahvatusohtlik. Seda heeliumi omadust kasutasid sakslased Esimeses maailmasõjas lahinguõhulaevadel. Kasutamise miinuseks on see, et heeliumiga täidetud õhulaev ei lenda nii kõrgele kui vesinikuga õhulaev.

Suurte linnade, peamiselt Inglismaa ja Prantsusmaa pealinnade pommitamiseks kasutas Saksa väejuhatus Esimeses maailmasõjas õhulaevu (tsepeliine). Nende täitmiseks kasutati vesinikku. Seetõttu oli võitlus nende vastu suhteliselt lihtne: õhulaeva kesta kukkunud süütemürsk süütas vesiniku, mis hetkega süttis ja aparaat põles läbi. Esimese maailmasõja ajal Saksamaal ehitatud 123 õhulaevast põlesid 40 süütemürskudest läbi. Aga üks kord Üldine alus Inglise armee oli erilise tähtsusega sõnumist üllatunud. Süttivate mürskude otselöögid Saksa tsepeliinile ei andnud tulemusi. Õhulaev leekidesse ei lahvatanud, vaid aeglaselt mingist tundmatust gaasist välja voolates lendas tagasi.

Sõjaväeeksperdid olid hämmelduses ja hoolimata kiireloomulisest ja üksikasjalikust arutelust tsepeliini süütemürskude mittesüttivuse üle, ei leidnud nad vajalikku selgitust. Mõistatuse lahendas inglise keemik Richard Threlfall. Kirjas Briti Admiraliteedile kirjutas ta: "... Usun, et sakslased leiutasid mingi viisi heeliumi suurtes kogustes ekstraheerimiseks ja seekord täitsid nad oma tsepeliini kesta mitte vesinikuga, nagu tavaliselt, vaid heeliumiga. ..."

Threlfalli argumentide veenvust vähendas aga asjaolu, et Saksamaal polnud olulisi heeliumiallikaid. Tõsi, heeliumi õhus leidub, kuid sellest ei piisa seal: ühes kuupmeetris õhus on vaid 5 kuupsentimeetrit heeliumi. Linde süsteemi külmutusmasin, mis muudab ühe tunni jooksul mitusada kuupmeetrit õhku vedelikuks, ei suutnud selle aja jooksul toota rohkem kui 3 liitrit heeliumi.

3 liitrit heeliumi tunnis! Ja tsepeliini täitmiseks on vaja 5÷6 tuhat kuupmeetrit. m Sellise heeliumikoguse saamiseks pidi üks Linde masin töötama peatumata umbes kakssada aastat, kakssada sellist masinat annaksid vajaliku koguse heeliumi ühe aastaga. 200 tehase ehitamine õhu vedelikuks muutmiseks heeliumi tootmiseks on majanduslikult väga kahjumlik ja praktiliselt mõttetu.

Kust said Saksa keemikud heeliumi?

See probleem, nagu hiljem selgus, lahendati suhteliselt lihtsalt. Ammu enne sõda anti Saksa aurulaevafirmadele, mis vedasid kaupa Indiasse ja Brasiiliasse, ülesandeks laadida tagasisaadetavaid aurulaevu mitte tavalise ballastiga, vaid heeliumi sisaldava monasiitliivaga. Nii tekkis "heeliumi tooraine" reserv - umbes 5 tuhat tonni monasiitliiva, millest saadi heeliumi tsepeliinide jaoks. Lisaks ammutati Nauheimi mineraalallika veest heeliumi, mis andis kuni 70 kuupmeetrit. m heeliumi päevas.

Juhtum tulekindla tsepeliiniga oli tõuke uuteks heeliumiotsinguteks. Keemikud, füüsikud, geoloogid hakkasid heeliumi intensiivselt otsima. Sellest on järsku saanud suur väärtus. 1916. aastal maksis 1 kuupmeeter heeliumi 200 000 kuldrubla, see tähendab 200 rubla liiter. Kui võtta arvesse, et heeliumi liiter kaalub 0,18 g, siis 1 g sellest maksis üle 1000 rubla.

Heeliumist on saanud kaupmeeste, spekulantide, börsimüüjate jahiobjekt. Heeliumi leiti märkimisväärses koguses maa sisikonnast väljuvates maagaasides Ameerikas Kansase osariigis, kus pärast Ameerika sõtta astumine ehitati Fort Worthi linna lähedale heeliumitehas. Kuid sõda lõppes, heeliumivarud jäid kasutamata, heeliumi hind langes järsult ja ulatus 1918. aasta lõpus umbes nelja rublani kuupmeetri kohta.

Selliste raskustega kaevandatud heeliumi kasutasid ameeriklased alles 1923. aastal, et täita praegu rahumeelset Shenandoah õhulaeva. See oli maailma esimene ja ainus heeliumiga täidetud kauba-reisilaev. Tema "elu" jäi aga üürikeseks. Kaks aastat pärast tema sündi hävitas Shenandoah torm. 55 tuhat kuupmeetrit m, peaaegu kogu maailma heeliumivaru, mida oli kogutud kuus aastat, hajus vaid 30 minutit kestnud tormi ajal atmosfääris jäljetult.

Heeliumi pealekandmine

Heelium looduses

Enamasti maapealne heelium tekib uraan-238, uraan-235, tooriumi ja nende ebastabiilsete lagunemissaaduste radioaktiivsel lagunemisel. Võrreldamatult väiksemas koguses heeliumi tekib samarium-147 ja vismuti aeglasel lagunemisel. Kõik need elemendid tekitavad ainult heeliumi raske isotoobi - He 4 , mille aatomeid võib pidada alfaosakeste jäänusteks, mis on mattunud kahe paariselektroni kesta - elektrondublettis. Varastel geoloogilistel perioodidel eksisteeris tõenäoliselt ka muid looduslikult radioaktiivseid elemente, mis olid Maa pinnalt juba kadunud, küllastades planeedi heeliumiga. Üks neist oli nüüd kunstlikult taasloodud neptuunisari.

Kivimisse või mineraali lõksu jäänud heeliumi koguse järgi saab hinnata nende absoluutset vanust. Need mõõtmised põhinevad radioaktiivse lagunemise seadustel: näiteks pool uraan-238-st muutub 4,52 miljardi aastaga heelium ja plii.

Heelium koguneb aeglaselt maapõue. Üks tonn graniidist, mis sisaldab 2 g uraani ja 10 g tooriumi, toodab miljoni aastaga vaid 0,09 mg heeliumi – pool kuupsentimeetrit. Väga vähesed uraani- ja tooriumirikkad mineraalid sisaldavad heeliumi üsna suures koguses – mõni kuupsentimeetrit heeliumi grammi kohta. Nende mineraalide osakaal looduslikus heeliumi tootmises on aga nullilähedane, kuna neid esineb väga harva.

Heeliumi on Maal vähe: 1 m 3 õhku sisaldab ainult 5,24 cm 3 heeliumi ja iga kilogramm maapealset materjali sisaldab 0,003 mg heeliumi. Kuid levimuse poolest universumis on heelium vesiniku järel teisel kohal: heelium moodustab umbes 23% kosmilisest massist. Ligikaudu pool kogu heeliumist on koondunud maapõue, peamiselt selle graniidist kestas, kuhu kogunes radioaktiivsete elementide peamised varud. Heeliumi sisaldus maakoores on väike - 3 x 10 -7% massist. Heelium koguneb soolestiku vabadesse gaasikogumitesse ja õlidesse; sellised maardlad jõuavad tööstuslikuni. Heeliumi maksimaalsed kontsentratsioonid (10-13%) leiti vabades gaasikogumites ja uraanikaevanduste gaasides ning (20-25%) põhjaveest spontaanselt eraldunud gaasides. Mida vanemas vanuses on gaasi sisaldavad settekivimid ja mida suurem on neis radioaktiivsete elementide sisaldus, seda rohkem on maagaaside koostises heeliumi.

Heeliumi kaevandamine

Heeliumi tootmine tööstuslikus mastaabis toimub nii süsivesinike kui ka lämmastiku koostisega looduslikest ja naftagaasidest. Tooraine kvaliteedi järgi jagunevad heeliumimaardlad: rikasteks (He sisaldus > 0,5 mahuprotsenti); tavaline (0,10-0,50) ja vaene< 0,10). Значительные его концентрации известны в некоторых месторождениях природного газа Канады, США (шт. Канзас, Техас, Нью-Мексико, Юта).

Maailma heeliumivarud ulatuvad 45,6 miljardi kuupmeetrini. Suured hoiused asuvad USA-s (45% maailma ressurssidest), järgnevad Venemaa (32%), Alžeeria (7%), Kanada (7%) ja Hiina (4%).
USA juhib ka heeliumitootmist (140 miljonit kuupmeetrit aastas), millele järgneb Alžeeria (16 miljonit).

Venemaa on maailmas kolmandal kohal – 6 miljonit kuupmeetrit aastas. Orenburgi heeliumitehas on praegu ainus kodumaine allikas heeliumi tootmine ja gaasi tootmine väheneb. Selle tõttu, gaasiväljad Ida-Siber ja Kaug-Ida kõrge heeliumi kontsentratsiooniga (kuni 0,6%) on eriti olulised. Üks paljutõotavamaid on Kovykta ha zokondensaadiväli, mis asub Irkutski oblasti põhjaosas. Ekspertide hinnangul sisaldab see umbes 25% maailma x heeliumivarud.

Indikaatori nimi	Heelium (klass A) (vastavalt TU 51-940-80)	Heelium (B-klass) (vastavalt TU 51-940-80)	Kõrge puhtusastmega heelium, klass 5.5 (vastavalt TU 0271-001-45905715-02)	Kõrge puhtusastmega heelium, kaubamärk 6.0 (vastavalt TU 0271-001-45905715-02)
Heelium, mitte vähem
Lämmastik, mitte enam
Hapnik + argoon
Neoon, mitte enam
Veeauru, mitte enam
Süsivesinikud, mitte enam
CO2 + CO, mitte enam
Vesinik, mitte enam

Ohutus

– Heelium on mittetoksiline, mittesüttiv ega plahvatusohtlik
- Heeliumi on lubatud kasutada kõigis rahvarohketes kohtades: kontsertidel, reklaamidel, staadionidel, kauplustes.
– Gaasiline heelium on füsioloogiliselt inertne ega kujuta endast ohtu inimesele.
– Heelium ei ole ka keskkonnale ohtlik, seetõttu ei ole vaja neutraliseerida, utiliseerida ja selle jääke balloonides kõrvaldada.
– Heelium on õhust palju kergem ja hajub Maa atmosfääri ülemistes kihtides.

Heelium (klassid A ja B vastavalt TU 51-940-80)
Tehniline nimetus	Heelium gaasiline
Keemiline valem
ÜRO number
Transpordi ohuklass
Füüsikalised omadused
Füüsiline seisund	Kell normaalsetes tingimustes- gaas
Tihedus, kg/m³	Normaaltingimustes (101,3 kPa, 20 C), 1627
Keemistemperatuur, C juures 101,3 kPa
3. punkti temperatuur ja selle tasakaalurõhk C, (MPa)
Lahustuvus vees	tähtsusetu
Tule- ja plahvatusoht	tule- ja plahvatuskindel
Stabiilsus ja reaktsioonivõime
Stabiilsus	stabiilne
Reaktiivsus	inertgaas
Inimese oht
Toksiline toime	Mittetoksiline
keskkonnaoht	kahjulik mõju keskkond ei paku
Teenused	Kõik vahendid on kohaldatavad.

Heeliumi ladustamine ja transport

Gaasilist heeliumi saab transportida kõigi transpordiliikidega vastavalt konkreetse transpordiliigi kaubaveo eeskirjadele. Transport toimub spetsiaalsetes pruunist terasest silindrites ja heeliumimahutites. Vedelat heeliumi transporditakse sellistes transpordilaevades nagu STG-40, STG-10 ja STG-25 mahuga 40, 10 ja 25 liitrit.

Tehniliste gaasidega balloonide transpordi reeglid

Ohtlike kaupade vedu sisse Venemaa Föderatsioon reguleeritakse järgmiste dokumentidega:

1. "Ohtlike kaupade autoveo eeskirjad" (muudetud Vene Föderatsiooni transpordiministeeriumi 11. juuni 1999. a korraldusega nr 37, 14. oktoobri 1999 nr 77; registreeritud ministeeriumis Vene Föderatsiooni justiitskiri 18. detsembril 1995, registreerimisnumber 997).

2. "Ohtlike kaupade rahvusvahelise autoveo Euroopa leping" (ADR), millega Venemaa ühines ametlikult 28. aprillil 1994 (Vene Föderatsiooni valitsuse dekreet 03.02.1994 nr 76).

3. "Liikluseeskirjad" (SDA 2006), nimelt artikkel 23.5, mis sätestab, et "Ohtlike kaupade ... vedu toimub vastavalt erieeskirjadele."

4. "Vene Föderatsiooni kood on haldusõiguserikkumisi", mille artikli 12.21 lõige 2 näeb ette vastutuse ohtlike kaupade veo eeskirjade rikkumise eest "juhile haldustrahvi ühe kuni kolmekordse miinimumpalga ulatuses või õiguse äravõtmisega juhtida sõidukeid ühe kuni kolme kuu jooksul; transpordi eest vastutavatel ametnikel - kümne- kuni kahekümnekordne miinimumpalk."

Vastavalt punkti 1.2 lõikele 3 "Eeskirjad ei kehti ... piiratud koguse ohtlike ainete vedamisel ühel sõidukit mida võib pidada mitteohtlikuks veoks.” Samuti selgitatakse, et “Ohtlike kaupade piiratud kogused on määratletud konkreetset liiki ohtlike kaupade ohutu veo nõuetes. Selle määramisel on võimalik kasutada Euroopa ohtlike kaupade rahvusvahelise veo lepingu (ADR) nõudeid. "Seega taandub küsimus mitteohtlike kaupadena vedatavate ainete maksimaalsest kogusest, et mitteohtlike veoste veoste veolepingus sätestatud ainete kogus. ADR-i punkti 1.1.3 uurimine, mis kehtestab erinevate asjaoludega seotud ohtlike kaupade veo Euroopa eeskirjadest vabastamise.

Näiteks vastavalt punktile 1.1.3.1 "ADR-i sätteid ei kohaldata ... ohtlike kaupade veo suhtes eraisikute poolt, kui need kaubad on pakendatud jaemüügiks ja on mõeldud nende isiklikuks tarbimiseks, kasutamiseks igapäevaelus, vabal ajal või sportimisel, kui võetakse meetmed sisu lekkimise vältimiseks normaalsetes tingimustes transport".

Ohtlike kaupade veo eeskirjadega ametlikult tunnustatud erandite rühm on aga vabastused, mis on seotud ühes veoüksuses veetavate kogustega (punkt 1.1.3.6).

Kõik gaasid on ADR klassifikatsiooni järgi määratud teise ainete klassi. Mittesüttivad, mittemürgised gaasid (rühmad A - neutraalsed ja O - oksüdeerivad) kuuluvad kolmandasse transpordikategooriasse, mille maksimaalne kogus on 1000 ühikut. Tuleohtlik (rühm F) - teiseks, maksimaalselt 333 ühikut. "Ühiku" all mõeldakse siin 1 liitrit surugaasi sisaldavat anumat või 1 kg veeldatud või lahustunud gaasi. Seega on ühes veoüksuses mitteohtliku kaubana vedatav maksimaalne gaaside kogus järgmine: