Гелий нь үнэт хийн бүлэгт хамаарна. Шингэн гели бол дэлхийн хамгийн хүйтэн шингэн юм. Энэ дүүргэгч төлөвт энэ нь хэт шингэн ба хэт дамжуулалт зэрэг хэд хэдэн өвөрмөц шинж чанартай байдаг. Бид түүний шинж чанаруудын талаар дараа нь мэдэх болно.
Гелиум хий
Гелий бол хийн төлөвт орчлон ертөнцөд өргөн тархсан энгийн бодис юм. Менделеевийн үелэх системд тэрээр хоёр дахь бөгөөд устөрөгчийн дараа шууд ордог. Энэ нь идэвхгүй эсвэл үнэт хийтэй холбоотой.
Элементийг "Тэр" гэж тодорхойлсон. Эртний Грекээс түүний нэр нь "Нар" гэсэн утгатай. Эхлээд энэ нь металл байсан гэж таамаглаж байсан. Гэсэн хэдий ч энэ нь нэг атомын хий болох нь тогтоогдсон. Гели нь хоёр дахь хөнгөн химийн бодис бөгөөд амтгүй, өнгөгүй, үнэргүй байдаг. Хамгийн бага буцалгах цэгтэй.
Хэвийн нөхцөлд энэ нь хамгийн тохиромжтой хий юм. Хий хэлбэрээс гадна хатуу ба шингэн төлөвт байх чадвартай. Түүний идэвхгүй байдал нь бусад бодисуудтай идэвхгүй харилцан үйлчлэхэд илэрдэг. Энэ нь усанд бараг уусдаггүй. Үйлдвэрлэлийн зориулалтаар байгалийн хийнээс ялгаж, хольцоос нь ялгаж авдагхүчтэй хөргөлт ашиглаж байна.
Хий нь хүмүүст аюултай. Агаар дахь түүний концентраци нэмэгдэх нь цусан дахь хүчилтөрөгчийн дутагдалд хүргэдэг бөгөөд үүнийг анагаах ухаанд хүчилтөрөгчийн өлсгөлөн гэж нэрлэдэг. Их хэмжээгээр хэрэглэвэл бөөлжих, ухаан алдах, заримдаа үхэлд хүргэдэг.
Гелий шингэрүүлэх
Ямар ч хий нь тодорхой нөхцөлд шингэн хуримтлагдах төлөвт орж болно. Шингэрүүлэх аргыг үйлдвэрлэл, шинжлэх ухааны судалгаанд ихэвчлэн ашигладаг. Зарим бодисын хувьд зүгээр л даралтыг нэмэгдүүлэхэд хангалттай. Гели зэрэг бусад нь зөвхөн хөргөх үед шингэн болдог.
Хэрэв хийн температур эгзэгтэй цэгээс дээш байвал ямар ч даралттай байсан конденсаци үүсэхгүй. Гелийн хувьд эгзэгтэй цэг нь 5.19 Келвин, 3He изотопынх нь хувьд 3.35 К.
Шингэн гели бол бараг төгс шингэн юм. Энэ нь гадаргуугийн хурцадмал байдал, зуурамтгай чанаргүй гэдгээрээ онцлог юм. Даралт ба температурыг өөрчилсний дараа түүний эзэлхүүн хэвээр байна. Шингэн гели нь маш бага хүчдэлтэй байдаг. Уг бодис нь өнгөгүй бөгөөд маш шингэн юм.
Шингэн гелийн шинж чанар
Шингэн төлөвт гелий нь гэрлийн цацрагийг муу хугардаг тул ялгах чадвар муутай. Тодорхой нөхцөлд энэ нь квант шингэний шинж чанартай байдаг. Үүнээс болж хэвийн даралттай үед −273.15 Цельсийн (үнэмлэхүй тэг) температурт ч талсжихгүй. Бусад бүх мэдэгдэж буй бодисууд эдгээр нөхцөлд хатуурдаг.
Шингэн гелий буцалж эхлэх температур нь Цельсийн -268.9 хэм байна. Түүний изотопуудын физик шинж чанар нь ихээхэн ялгаатай байдаг. Жишээлбэл, гели-4 нь 4.215 К-т буцалгана.
Энэ нь 2, 172 Кельвин ба түүнээс доош температурт фазын шилжилтээр тодорхойлогддог Bose шингэн юм. He II үе шат нь хэт шингэн ба хэт дулаан дамжуулалтаар тодорхойлогддог. Фазаас доогуур температурт He I болон He II нэгэн зэрэг үүсдэг бөгөөд үүний улмаас шингэнд дууны хоёр хурд гарч ирдэг.
Гелий-3 нь Ферми шингэн юм. Энэ нь 3.19 Келвин дээр буцалгана. Изотоп нь маш бага температурт (хэдэн милликелвин) зөвхөн хэсгүүдийн хооронд хангалттай таталцал байгаа үед хэт шингэн байдалд хүрч чадна.
Гелиумын хэт шингэн
Шинжлэх ухаан нь хэт шингэний тухай ойлголтыг академич С. П. Капица, Л. Д. Ландау нараас өртэй.
Гелий температур 2,172 К-аас доош буусны дараа бодис хэвийн төлөвөөс гелий-II гэж нэрлэгддэг цоо шинэ үе рүү шилждэг гэж академич дүгнэжээ. Энэ үе шатанд бодис нь бага зэрэг үрэлтгүйгээр хялгасан судас, нарийн нүхээр дамждаг. Энэ төлөвийг "хэт шингэн" гэж нэрлэдэг.
1941 онд Ландау Л. Д. шингэн гелийн шинж чанарыг үргэлжлүүлэн судалж, хэт шингэний онолыг боловсруулсан. Тайлбарлахтэр үүнийг өдөөх энергийн спектрийн тухай ойлголтыг ашиглан квант аргаар авсан.
Гелиумын хэрэглээ
Гелий элементийг 1868 онд нарны спектрээс нээсэн. Дэлхий дээр үүнийг 1895 онд Уильям Рамсей нээсэн бөгөөд дараа нь удаан хугацааны турш судалж, эдийн засгийн салбарт ашиглаагүй байна. Аж үйлдвэрийн үйл ажиллагаанд үүнийг дэлхийн нэгдүгээр дайны үед агаарын хөлөгт түлш болгон ашиглаж эхэлсэн.
Хийг хүнсний үйлдвэрт савлах, металл хайлуулахад идэвхтэй ашигладаг. Геологичид үүнийг дэлхийн царцдасын хагарлыг илрүүлэхэд ашигладаг. Шингэн гели нь ихэвчлэн хэт бага температурыг хадгалах чадвартай хөргөлтийн бодис болгон ашигладаг. Энэ өмч нь шинжлэх ухааны судалгаанд зайлшгүй шаардлагатай.
Хөргөлтийн шингэнийг криоген цахилгаан машин, сканнерийн хонгилын микроскоп, эмнэлгийн NMR томографын төхөөрөмж, цэнэглэгдсэн тоосонцор хурдасгуурт ашигладаг.
Дүгнэлт
Гелий нь бусад бодисуудтай харьцахдаа идэвхи багатай, идэвхгүй эсвэл сайн хий юм. Химийн элементүүдийн үелэх системд устөрөгчийн ард хоёрдугаарт ордог. Байгальд бодис нь хийн төлөвт байдаг. Тодорхой нөхцөлд энэ нь нэгтгэх бусад төлөвт шилжиж болно.
Шингэн гелийн гол онцлог нь хэт шингэн, температур үнэмлэхүй тэг хүрсэн ч хэвийн даралтад талстжих чадваргүй байдаг. Бодисын изотопуудын шинж чанар нь ижил биш юм. Тэдний шүүмжлэлтемператур, тэдгээрийн буцлах нөхцөл, тэдгээрийн бөөмсийн эргэлт.
