コンテンツ
- TL; DR（長すぎる;読まなかった）
- なぜヘリウムは世界にとって重要なのですか？
- ヘリウムは何に使用されますか？
- ヘリウムは日常生活のどこにありますか？
- ヘリウムは爆発性ガスですか？
- ヘリウム吸入の結果は何ですか？
ヘリウムは希ガスとして知られる元素です。それは無色無臭であり、宇宙全体に広がっています。浮遊するヘリウム風船からヘリウムについて知っているかもしれません。ただし、ヘリウム元素には、パーティバルーンよりも多くの用途があります。車のエアバッグ、ハイテク機器、医療機器、航空機にも使用されています。ヘリウムは、直接見ることはできませんが、現代生活の主要な要素であり続けています。
TL; DR（長すぎる;読まなかった）
ヘリウムは、宇宙で2番目に豊富な元素です。あなたはそれを見たり匂いを嗅いだりすることはできませんが、ヘリウムは多くの日常の使用、技術、医療、そして車にさえあります。
なぜヘリウムは世界にとって重要なのですか？
世界にとってのヘリウムの重要性を理解するには、要素のプロパティについてさらに学ぶことが役立ちます。さらに、その歴史と供給問題が現代生活の側面にどのように組み込まれているかについて学ぶことは重要です。
ヘリウムは、気体の形で存在する元素です。その原子記号は「He」であり、原子番号は周期表で2です。ヘリウムの融点はすべての元素の中で最も低く、その沸点は華氏-452度です。温度を下げても、ヘリウムだけが液体のままです。それは極端な圧力でのみ固化します。これらの特性により、ヘリウムは超伝導材料などの特定の新しい技術に不可欠です。
元素ヘリウムは、宇宙に豊富に存在する水素に次ぐ存在です。ヘリウムはすべての星に存在し、非常に熱い星の中で最も豊富です。星の核融合反応から生成されます。実際、ヘリウムは私たち自身の星である太陽を研究中に最初に発見されました。ヘリウムは太陽の下で広く見られます。それは不可欠な要素であり、したがって世界にとって重要です。
ヘリウムは1868年8月18日まで発見されませんでした。ピエールジュールセザールヤンセンというフランスの天体物理学者は、分光器と呼ばれる新しい天体観測装置を使用して光の波長を観測しました。分光器は、スペクトルまたは光の波長を色の帯として表示しました。ヤンセンは、分光器で日食を観察しているときに、太陽の光の中に、地球上でまだ見つかっている他のどの要素にも対応しない、明るい黄色の線の形の波長を見つけました。ヤンセンは、新しい要素を発見したことに気付きました。別の天文学者であるイギリス人のノーマン・ロッカーも、太陽を見ながらこの観測を行いました。二人とも、ヘリウム元素を観察していました。ヘリウム元素は、ギリシャ語で太陽を表すためにロイヤーが命名しました。最終的に、1882年、物理学者ルイージパルミエリが溶岩の分析中に明るい黄色のスペクトルを発見したときに、ヘリウムがベスビオ山の溶岩で地球上で実際に発見されました。その後、ウィリアムラムゼイはヘリウムが地球上に存在することを証明する実験を行いました。彼は、元素のラジウムが崩壊すると、ヘリウムが生成されることを発見しました。 1895年、テオドールクリーブとニルスエイブラハムランガーがヘリウムの原子量を抑止しました。
ヘリウムを研究することで、科学者は地球だけでなく、他の惑星についても理解しやすくなります。太陽系では、科学者たちは巨大なガス惑星木星と土星の大気中にヘリウムを発見しました。土星では、液体水素と混ざった一種のヘリウム雨が、温度と圧力の極端な環境で大気中に落ちます。科学者は、このヘリウムの「雨」が惑星の核に落ちると考えています。その解き放たれた重力ポテンシャルエネルギーは、土星を非常に明るく輝かせるものであり、長年科学者を困惑させてきた特徴です。
時間が経つにつれて、科学者はヘリウムの特性についてより多くを学びました。ヘリウムの説明は、ヘリウムは無色で無臭であり、空気よりも軽いということです。これが、ヘリウムで満たされたバルーンが浮く理由であり、ヘリウムは水にあまり溶けません。元素の不活性な性質は、ヘリウムの説明によく登場します。歴史的に化学的に不活性であると考えられていたため、他の元素と反応しない傾向があります。ヘリウムはその2つの電子を放棄したくない。電子殻で安定したままです。このため、ヘリウムは希ガスの1つとして分類され、ネオン、アルゴン、ラドン、および周期表の他の希ガスと一緒に分類されます。
最近、科学者は、かつて考えられていたように、ヘリウムが完全に不活性ではないことを発見しました。ヘリウムとナトリウムの元素から作られた結晶を発見すると、研究者はヘリウムが電子を共有せずに他の原子と結合できることを発見しました。つまり、他の原子と結合しますが、その過程で化学結合を形成しません。代わりに、正に帯電した原子を互いに保護し、通常は原子を引き離す反発力に対抗します。地球の中心部などの極端な圧力の下で、ヘリウムと水素は圧縮されて安定した化合物を形成します。科学者は、ヘリウム元素のより魅力的な側面を明らかにし、それを本当に不活性と考えることが可能かどうか、または極端な環境で実際に安定な化合物を形成できるかどうかを明らかにします。
大気中、ヘリウムは200,000分の1にしか濃縮されていません。空気からヘリウムを抽出することは実用的でも、費用対効果も効率的でもありません。代わりに、ヘリウムは天然ガスから生成されます。水、硫化物、二酸化炭素などの不純物を最初に除去する必要があります。その後、アルゴン、ネオン、水素、窒素などの他の元素をまだ含んでいる粗ヘリウムを高圧で精製します。その後、この原油は過冷却されます。アルゴンと窒素は液化され、最終的に窒素が蒸発します。ヘリウムは、ネオン、窒素、水素から分離します。活性炭による追加のフィルタリングは、他のガスを除去します。
ヘリウムは、世界中のいくつかの天然ガス鉱床で見つけることができます。ただし、すべての天然ガス鉱床にあるわけではありません。米国では、ヘリウムはカンザス、オクラホマ、テキサスの井戸から抽出されます。テキサス州だけでも、米国の主要供給源である連邦ヘリウム保護区がありますが、この供給量は徐々に減少しています。タンザニアにもヘリウムの大きな堆積物が存在します。現在、世界にはヘリウムを精製する植物は14しかありません。ヘリウムは、腐食性の放射性鉱物にも含まれています。それは自然にベリリウムとリチウムの宇宙線とX線の衝撃から作られています。
ヘリウムの供給の減少が大きな問題になっています。現代の技術におけるヘリウムへの依存が増加し、その結果、供給が減少しました。科学者は、ヘリウムの生産をより効率的で持続可能なものにするために取り組んでいます。ヘリウムのリサイクルや再液化などの新しい方法は、研究者を支援できる小規模で機能する可能性があります。これにより、ヘリウムの供給が低下するにつれて、ヘリウムのコストを削減できます。
ヘリウムの発見は、多くの大きな革新をもたらしました。最終的に、ヘリウムの多くの用途が出現するでしょう。現代の生活では、ヘリウムの重要性はテクノロジー、医学、研究の分野で膨大です。
ヘリウムは何に使用されますか？
ヘリウムには多くの用途があります。もちろん、世界中の子供や大人を喜ばせるパーティー風船を埋めるために使用されます。水素が反応性が高いことが判明した後、飛行船の水素がヘリウムに置き換えられました。ヘリウムは、医学、科学研究、アーク溶接、冷凍、航空機用ガス、原子炉用冷却剤、極低温研究、ガス漏れの検出に使用されます。沸点が絶対ゼロに近いため、冷却特性に使用されます。これにより、超伝導体での使用が魅力的になります。ヘリウムは、ロケットやその他の宇宙船の加圧にも使用されます。また、熱伝達剤として使用されます。
医学では、気道閉塞、喘息、COPDなどの肺の問題を抱える患者を支援するためにヘリウムが使用されることがあります。ヘリウムは、肺の遠位肺胞へのガス浸透を改善するため、医学的に必要なときに肺換気に使用されます。ヘリウムは肺機能検査にも使用されます。ヘリウムは、一部の腹腔鏡手術でも一酸化炭素の代わりに使用されます。ヘリウムは、イメージングのラベルとして使用されることがあります。時々、ヘリウムは開胸手術に使用され、酸素と混合され、肺の霧として使用されます。ヘリウムは、MRIスキャナーの超伝導磁石の冷却にも使用されます。放射線モニターもヘリウムを使用します。
ヘリウムがダイバーにとって重要であることをご存知ですか？潜水混合物のヘリウムは窒素に置き換わるので、ダイバーは中枢神経系に悪影響を与えることなく、水中で深く潜ることができます。この混合物がないと、ダイバーは「ベンド」と呼ばれる状態で圧力の影響を受ける可能性があります。
ヘリウムには多くの科学的用途があります。 Large Hadron Colliderは、冷却のためにヘリウムを使用します。ヘリウムは、物理学の大きなブレークスルーであるヒッグスボソンの発見に使用されました。核磁気共鳴分光計で使用されます。超伝導体は、ヘリウムの極寒に囲まれている場合にのみ機能し、ヘリウムは宇宙産業で衛星機器の冷却や宇宙船の燃料冷却剤として使用されてきました。気象学者は、ヘリウムで満たされた気象観測気球を気象観測に使用します。走査型電子顕微鏡では、画像の解像度を向上させるためにヘリウムを使用する場合があります。
ヘリウムは、車両の安全性にも重要な役割を果たします。車両がクラッシュした場合にエアバッグを充填するために使用されます。
ヘリウムは液体の状態で保管および出荷され、非常に寒いです。反応性がないため、保護環境に最適です。ヘリウムを直接処理しないでください。それは非常に寒いので、危険な凍傷を引き起こす可能性があります。
ヘリウムは日常生活のどこにありますか？
日常生活でさまざまな形で使用されているヘリウムを見つけることができます。リフティング剤として、パーティーバルーン、ダイビング混合物、光ファイバーに使用されます。溶接機は、建設中のアークの溶接にヘリウムを使用します。医師と外科医は、ヘリウムを使用して、肺および心臓の処置を受けている患者を支援します。食料品店に行って食料品をスキャンすると、おそらくヘリウムネオンレーザーが観測されています。飛行船が頭上を航行しているのを見ると、ヘリウムによって空中に浮かんでいることがわかります。毎日の生活の中で、ヘリウムの使用を日常生活で見つけられるかどうかを確認してください。
ヘリウムは爆発性ガスですか？
ヘリウムは爆発性ガスではありません。それは不燃性に分類されます。つまり、ヘリウムは燃えません。液体の状態では非常に冷たいので、他のガスを凍結するほど寒いです。ただし、コンテナが熱にさらされると、コンテナ自体が破裂する可能性があります。液化ヘリウムは水に入れると激しく沸騰する可能性があり、これにより容器内に大きな圧力がかかり、圧力から容器が爆発する危険性が高まります。しかし、ヘリウム自体は爆発しません。
ヘリウム吸入の結果は何ですか？
気球からヘリウムを少し吸い込んでいる人のユーモラスな音を聞いたことがあるかもしれません。ヘリウムを呼吸すると、人間の声のピッチが変化し、声が非常に高くなり、きしむようになり、漫画風になります。これを行う際の問題は、バルーンからヘリウムを吸い込むとき、空気を吸い込まないことです。人間の体は、適切に機能するために空気を呼吸し、脳と体の必要な場所で酸素を得る必要があります。わずかな量のヘリウムを吸い込んでもめまいを起こすことがあります。しかし、それはまた、意識の喪失を引き起こし、窒息を引き起こす可能性があります。ヘリウムの呼吸を続けると、無酸素による死に至ることさえあります。これは、体からの酸素の飢starを意味します。