Номер 10, страница 95 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

10. В каком виде гелий встречается в природе? Где гелий находит применение?

В каком виде гелий встречается в природе?

Гелий — это инертный (благородный) газ, поэтому в природе он встречается в свободном состоянии в виде отдельных атомов, а не в составе химических соединений. Поскольку он химически неактивен, его атомы не объединяются в молекулы.

Основные места, где можно найти гелий:

• Вселенная: Гелий — второй по распространённости элемент во Вселенной после водорода. Он составляет около 24% массы всех элементов и является одним из основных компонентов звёзд, где образуется в результате реакций термоядерного синтеза.
• Земная кора и природный газ: Основной промышленный источник гелия на Земле — это месторождения природного газа, обогащённые гелием (содержание может достигать 7–10%). Гелий в земной коре образуется в результате альфа-распада тяжёлых радиоактивных элементов, таких как уран и торий. Альфа-частицы представляют собой ядра гелия ($^4_2\text{He}$), которые, захватывая электроны из окружающей среды, превращаются в нейтральные атомы гелия. Этот газ скапливается в породах вместе с природным газом.
• Земная атмосфера: В атмосфере Земли гелий присутствует в очень малых количествах (около 0,00052% по объёму). Из-за своей чрезвычайно низкой плотности он не удерживается гравитационным полем Земли и постепенно улетучивается в космос.
• Радиоактивные минералы: В небольших количествах гелий также содержится в некоторых минералах, содержащих радиоактивные элементы (например, клевеит, монацит, торианит).

Ответ: В природе гелий встречается в свободном, одноатомном виде, так как является инертным газом. Он широко распространён во Вселенной (в звёздах), в малых концентрациях присутствует в атмосфере, а его основной промышленный источник на Земле — месторождения природного газа, где он накапливается как продукт радиоактивного распада урана и тория.

Где гелий находит применение?

Благодаря своим уникальным физическим и химическим свойствам (очень низкая плотность, химическая инертность, самая низкая температура кипения среди всех веществ, высокая теплопроводность) гелий нашёл широкое применение в различных областях науки и техники:

• Криогенная техника: Жидкий гелий является незаменимым хладагентом для получения сверхнизких температур (около $-269$ °C). Его используют для охлаждения сверхпроводящих магнитов в аппаратах МРТ (магнитно-резонансная томография), спектрометрах ЯМР, ускорителях частиц (например, в Большом адронном коллайдере) и в различных научных исследованиях.
• Воздухоплавание: Благодаря своей лёгкости (он в 7 раз легче воздуха) и полной негорючести (в отличие от взрывоопасного водорода), гелием наполняют воздушные шары, дирижабли и метеорологические зонды.
• Сварочное производство: Гелий используется в качестве защитной инертной среды при дуговой сварке химически активных металлов и сплавов (например, алюминия, магния, титана) для предотвращения их окисления расплавленного металла кислородом воздуха.
• Поиск утечек (течеискание): Атомы гелия очень малы и подвижны, поэтому они способны проникать через мельчайшие поры и трещины. Это свойство используется в высокочувствительных течеискателях для проверки герметичности вакуумных систем, топливных систем ракет и другого сложного оборудования.
• Дыхательные смеси для глубоководного плавания: Смеси гелия с кислородом («гелиокс») используются для дыхания при глубоководных погружениях. Замена азота в дыхательной смеси на гелий предотвращает развитие «азотного наркоза» и значительно снижает риск кессонной болезни при всплытии.
• Электронная и полупроводниковая промышленность: Применяется для создания инертной атмосферы при выращивании кристаллов кремния и германия, а также при производстве оптоволокна.
• Ракетно-космическая техника: Газообразный гелий используется для наддува топливных баков ракет-носителей с целью вытеснения криогенных компонентов топлива (жидкого водорода и кислорода) в двигатели.
• Газовая хроматография: Используется в качестве газа-носителя благодаря своей инертности и высокой теплопроводности.

Ответ: Гелий применяется в криогенной технике (например, в аппаратах МРТ), для наполнения воздушных шаров и дирижаблей, в качестве защитной среды при сварке, для поиска утечек в системах, в составе дыхательных смесей для дайверов, а также в электронной и ракетно-космической промышленности.