ഹീലിയം
വിക്കിപീഡിയ, ഒരു സ്വതന്ത്ര വിജ്ഞാനകോശം.
|
|||||||||||||||||||||||||
| പൊതുവിവരങ്ങള് | |||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| പേര്, പ്രതീകം, അണുസംഖ്യ | ഹീലിയം, He, 2 | ||||||||||||||||||||||||
| കുടുംബം | ഉല്ക്രിഷ്ട വാതകം | ||||||||||||||||||||||||
| ഗ്രൂപ്പ്, പിരീഡ്, ബ്ലോക്ക് | 18, 1, s | ||||||||||||||||||||||||
| നിറം,രൂപം | നിറമില്ല |
||||||||||||||||||||||||
| സാധാരണ അണുഭാരം | 4.002602(2) g·mol−1 | ||||||||||||||||||||||||
| ഇലക്ട്രോണ് വിന്യാസം | 1s2 | ||||||||||||||||||||||||
| ഓരോ ഷെല്ലിലേയും ഇലക്ട്രോണുകള് |
2 | ||||||||||||||||||||||||
| ഭൗതിക സ്വഭാവങ്ങള് | |||||||||||||||||||||||||
| Phase | gas | ||||||||||||||||||||||||
| സാന്ദ്രത | (0 °C, 101.325 kPa) 0.1786 g/L |
||||||||||||||||||||||||
| ദ്രവണാങ്കം | (at 2.5 MPa) 0.95 K (−272.2 °C, −458.0 °F) |
||||||||||||||||||||||||
| ക്വഥനാങ്കം | 4.22 K (−268.93 °C, −452.07 °F) |
||||||||||||||||||||||||
| Critical point | 5.19 K, 0.227 MPa | ||||||||||||||||||||||||
| ദ്രവീകരണ ലീനതാപം | 0.0138 kJ·mol−1 | ||||||||||||||||||||||||
| ബാഷ്പീകരണ ലീനതാപം | 0.0829 kJ·mol−1 | ||||||||||||||||||||||||
| Heat capacity | (25 °C) 20.786 J·mol−1·K−1 | ||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||
| അണു സ്വഭാവങ്ങള് | |||||||||||||||||||||||||
| ക്രിസ്റ്റല് ഘടന | hexagonal close-packed | ||||||||||||||||||||||||
| ഇലക്ട്രോ നെഗറ്റീവിറ്റി | no data (Pauling scale) | ||||||||||||||||||||||||
| Ionization energies | 1st: 2372.3 kJ·mol−1 | ||||||||||||||||||||||||
| 2nd: 5250.5 kJ·mol−1 | |||||||||||||||||||||||||
| Atomic radius (calc.) | 31 pm | ||||||||||||||||||||||||
| Covalent radius | 32 pm | ||||||||||||||||||||||||
| Van der Waals radius | 140 pm | ||||||||||||||||||||||||
| പലവക | |||||||||||||||||||||||||
| താപ ചാലകത | (300 K) 0.1513 W·m−1·K−1 | ||||||||||||||||||||||||
| Thermal expansion | (25 °C) { µm·m−1·K−1 | ||||||||||||||||||||||||
| CAS registry number | 7440-59-7 | ||||||||||||||||||||||||
| തിരഞ്ഞെടുത്ത ഐസോട്ടോപ്പുകള് | |||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||
| References | |||||||||||||||||||||||||
നിറമോ മണമോ രുചിയോ ഇല്ലാത്ത രാസമൂലകമാണ് ഹീലിയം. ഗ്രീക്കുഭാഷയിലെ സൂര്യന് എന്നര്ത്ഥമുള്ള ഹീലിയോസ് എന്ന വാക്കില്നിന്നാണ് ഹീലിയം എന്ന പേരുണ്ടായത്. ഉല്കൃഷ്ടവാതകങ്ങളില് നിയോണ് കഴിഞ്ഞാല് ഏറ്റവും കുറവായി രാസപ്രവര്ത്തനത്തില് ഏര്പ്പെടാന് കഴിവുള്ള ഒരു മൂലകമാണ് ഇത്. (മുന് കാലങ്ങളില് എറ്റവും അലസമായ ഉല്കൃഷ്ടവാതകം ഹീലിയമാണെന്നാണ് കരുതിയിരുന്നത്. എന്നാല് പുതിയ സിദ്ധാന്തങ്ങള് പ്രകാരം എറ്റവും ഉല്കൃഷ്ടം നിയോണ് ആണ്). ക്വഥനാങ്കവും ദ്രവണാങ്കവും ഏറ്റവും കുറവുള്ള മൂലകവും ഇതാണ്. തീക്ഷ്ണമായ ഭൗതിക സാഹചര്യങ്ങളിലൊഴികെ ഇത് വാതകരൂപത്തിലാണ് നിലകൊള്ളുന്നത്. താപനില കേവലപൂജ്യത്തിനടുത്തെത്തിച്ചാല് ഇത് അതിദ്രാവകമായി (super fluid) മാറുന്നു. ഘര്ഷണം ഒട്ടുമില്ലാത്ത അവസ്ഥയാണ് ഇത്.
ഭാരത്തില് ഹൈഡ്രജന് തൊട്ടുപിന്നാലെ രണ്ടാം സ്ഥാനത്തു നില്ക്കുന്ന ഈ മൂലകം പ്രപഞ്ചത്തില് ഏറ്റവും കൂടുതല് അളവില് ഉള്ള മൂലകങ്ങളിലും ഹൈഡജന് പിന്നാലെ രണ്ടാമത്തേതാണ്. പ്രപഞ്ചത്തിലുള്ള ഹീലിയത്തിന്റെ മുഖ്യ ഭാഗവും മഹാവിസ്ഫോടനസമയത്ത് ആണ് ഉണ്ടായതെന്നു കരുതുന്നു. നക്ഷത്രങ്ങളില് സംഭവിക്കുന്ന ന്യൂക്ലിയര് ഫ്യൂഷന് മൂലമാണ് ബാക്കി ഉണ്ടായിരിക്കുന്നത്. ആറ്റോമിക ഭാരം താരതമ്യേന കൂടിയ മൂലകങ്ങളില് നടക്കുന്ന റേഡിയോ ആക്റ്റിവിറ്റി നശീകരണമാണ് ഭൂമിയിലെ ഹീലിയത്തിന്റെ പ്രധാന സ്രോതസ്സ്. ഈ വിധത്തില് പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന ആല്ഫാ കണങ്ങള് ഹീലിയം അണുകേന്ദ്രങ്ങളാണ്. പ്രകൃതിവാതകത്തില് ഇത് ധാരാളം കാണപ്പെടുന്നു. കുറഞ്ഞ താപനിലയില് പ്രകൃതിവാതകത്തെ ആംശികസ്വേദനം (fractional distillation) നടത്തിയാണ് വ്യാവസായികമായി ഹീലിയം വേര്തിരിക്കുന്നത്.
ഉള്ളടക്കം |
[തിരുത്തുക] ചരിത്രം
ഹീലിയം എന്ന മൂലകത്തിന്റെ ആദ്യ തെളിവുകള് കിട്ടിയത് 1868 ഓഗസ്റ്റ് 18നാണ്. അന്ന്, ഫ്രഞ്ചു വാനനിരീക്ഷകനായിരുന്ന പിയറി ജാന്സെന്, ഭാരതത്തിലെ ഗുണ്ടൂരില് വച്ച്, ഒരു സൂര്യഗ്രഹണസമയത്ത് സൂര്യരശ്മികളുടെ സ്പെക്ട്രത്തില് അതുവരെ കാണപ്പെടാത്ത തരത്തിലുള്ള മഞ്ഞ വര കണ്ടെത്തി. ഇത് സോഡിയത്തിന്റെ സാന്നിധ്യം മൂലമാണെന്നാണ് ആദ്യം കരുതിയത്. ഇതേ വര്ഷം തന്നെ ഒക്ടോബര് 20 ന് ഇംഗ്ലീഷ് വാനനിരീക്ഷകനായ നോര്മന് ലോക്യറും ഇതേ പ്രതിഭാസം നിരീക്ഷിച്ചു. തുടര്ന്നുള്ള നിരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ ഇത് സൂര്യനില് മാത്രം കാണപ്പെടുന്നതും ഭൂമിയില് കാണപ്പെടാത്തതുമായ ഒരു പുതിയ മൂലകമാണെന്ന് അദ്ദേഹം അനുമാനിച്ചു. ഗ്രീക്ക് ഭാഷയിലെ സൂര്യന്റെ നാമമായ ഹീലിയോസ് എന്ന പേരില് നിന്നും ഹീലിയം എന്ന പേര് അദ്ദേഹവും ഇംഗ്ലീഷ് രസതന്ത്രജ്ഞനുമായ എഡ്വേര്ഡ് ഫ്രാങ്ക്ലാന്റും ചേര്ന്ന് ഈ മൂലകത്തിനു നല്കി.
1895 മാര്ച്ച് 26ന് ബ്രിട്ടീഷ് രസതന്ത്രജ്ഞനായ വില്യം രാംസേ ആണ് ഹീലിയത്തെ ആദ്യമായി വേര്തിരിച്ചെടുത്തത്. ക്ലെവീറ്റ് എന്ന ധാതുവില് നിന്നും ധാതു അമ്ലങ്ങള് ഉപയോഗിച്ചാണ് അദ്ദേഹം ഹീലിയം വേര്തിരിച്ചത്. ആര്ഗോണ് വേര്തിരിക്കാന് നടത്തിയ ശ്രമങ്ങളാണ് അദ്ദേഹത്തെ ഇതിലേക്ക് നയിച്ചത്. ഇതേ വര്ഷം തന്നെ സ്വീഡനിലെ രസതന്ത്രജ്ഞരായ തിയോഡോര് ക്ലീവും, അബ്രഹാം ലാങ്ലെറ്റും സ്വതന്ത്രമായി ഇതേരീതിയില് തന്നെ ഹീലിയം വേര്തിരിക്കുകയും അതിന്റെ ആറ്റോമികഭാരം കൃത്യമായി കണക്കാക്കുകയും ചെയ്തു.
[തിരുത്തുക] ഗുണങ്ങള്
[തിരുത്തുക] രാസഗുണങ്ങള്
ഹീലിയത്തിന്റെ അണുസംഖ്യ 2-ഉം പ്രതീകം He യും ആണ്. ആവര്ത്തനപ്പട്ടികയില് ഇത് ഉല്കൃഷ്ടവാതകങ്ങളുടെ ഗ്രൂപ്പായ 18-ആം ഗ്രൂപ്പില്പ്പെടുന്നു. ഹീലിയം തന്മാത്രകള് ഏകാറ്റോമികമാണ്. അന്തരീക്ഷമര്ദ്ദത്തിന്റെ 25 മടങ്ങിലധികം മര്ദ്ദത്തില് -272.2 ഡിഗ്രി സെന്റീഗ്ര്ഡില് താപനില താഴ്ത്തിയാലേ ഹീലിയം ഖരാവസ്ഥ പ്രാപിക്കൂ. ഇതിന്റെ ക്വഥനാങ്കം -268.9 ഡിഗ്രിയാണ്. 20 ഡിഗ്രി സെന്റീഗ്രേഡ് താപനിലയില് ഇതിന്റെ സാന്ദ്രത 0.1664 ഗ്രാം പ്രതി ലിറ്റര് ആണ്. ഹീലിയത്തിന്റെ അണുഭാരം 4.0026 ആണ്. മറ്റു അലസവാതകങ്ങളെപ്പോലെ ഹീലിയത്തിന്റെ ഏക ഇലക്ട്രോണ് അറ സമ്പൂര്ണ്ണമാണ്. ആയതിനാല് ഇത് സാധാരണ പരിതസ്ഥിതിയില് രാസപ്രവര്ത്തനങ്ങളില് ഏര്പ്പെടാറില്ല. എങ്കിലും നിയോണും മറ്റു അലസവാതകങ്ങളുമായും, ഹൈഡ്രജനുമായും ഉള്ള ഹീലിയത്തിന്റെ സംയുക്ത അയോണുകള് കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്. പക്ഷെ അവയെ സംയുക്തങ്ങളായി കണക്കാക്കാനാവില്ല. എന്നാല് അതിശീത താപനിലയിലും (2.5 K) അത്യധികം മര്ദ്ദത്തിലും ( >23 GPa - പരീക്ഷണശാലയില് സാധ്യമായേക്കും) ഖരഹീലിയത്തില് ഹീലിയം ഫ്ലൂറോഹൈഡ്രൈഡ് (HHeF) എന്ന സംയുക്തം സ്ഥിരതയുള്ളതായിരിക്കാമെന്നു ചില പുതിയ കണക്കുകൂട്ടലുകള് (ab initio calculations) പ്രവചിക്കുന്നു[1]. ഹീലിയം-ഓക്സിജന് സഹസംയോജക രാസബന്ധമുള്ള CsFHeO, N(CH3)4FHeO എന്നീ രണ്ട് പുതിയ സംയുക്തങ്ങള് അതിശീത താപനിലയില് സ്ഥിരതയുള്ളതായിരിക്കാമെന്ന് പോളണ്ടിലെ വാര്സൊ സര്വകലാശാലയിലെ (University of Warsaw) രസതന്ത്ര അധ്യാപകനായ ഡോ. ഡബ്ലു. ഗ്രോഷാല (Dr. Wojciech Grochala) തന്റെ ഒരു പേപ്പറില് പ്രസിദ്ധപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്[2]. തായ്വാനിലുള്ള ഒരു സംഘം ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ (Li et al.) FHeO-, FArO-, FKrO- എന്നീ ഋണഅയോണുകളുടെ പ്രവചനമാണ് ഇതിലേക്ക് ഡോ. ഗ്രോഷാലയെ നയിച്ചത്[3].
വാതകങ്ങളില് വച്ച് ദ്രവീകരിക്കുന്നതിന് ഏറ്റവും ബുദ്ധിമുട്ടേറിയ വാതകമാണ് ഹീലിയം. കൂടാതെ അന്തരീക്ഷമര്ദ്ദത്തില് ഇതിനെ ഖരാവസ്ഥയിലേക്കെത്തിക്കാനും കഴിയില്ല. ഈ ഗുണങ്ങള് മൂലം ഒരു ശീതീകരണോപാധി(refrigerant) ആയും പരീക്ഷണപ്രവര്ത്തനങ്ങളില് കേവലപൂജ്യത്തിനടുത്ത താപനില സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനും, അളക്കുന്നതിനും ദ്രാവകഹീലിയത്തെ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നു.
[തിരുത്തുക] ഹീലിയം II
കേവലപൂജ്യത്തിന് തൊട്ടുമുകളിലുള്ള ഒരു താപനിലയിലേക്കെത്തിക്കുമ്പോള് ദ്രവഹീലിയം അനന്യ ഭൌതീക ഗുണങ്ങളുള്ള അതിദ്രാവകമായി മാറുന്നു, ഇതാണ് ഹീലിയം II. ഖരാങ്കമോ,വിസ്കോസിറ്റിയോ ഇല്ലാത്ത ഇത് വളരെ ചെറിയ ദ്വാരങ്ങളിലൂടെയും വിടവുകളിലൂടെയും വരെ എളുപ്പത്തില് കടന്നു പോകുന്നു. ഇത് സൂക്ഷിച്ചിരിക്കുന്ന പാത്രത്തിന്റെ അരികിലൂടെ ഗുരുത്വത്തിന് എതിരായി മുകളിലേക്ക് പ്രവഹിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
[തിരുത്തുക] ഐസോട്ടോപ്പുകള്
ഹീലിയത്തിന്റെ, ആറ്റോമികഭാരം 3 ആയ ഹീലിയം -3 ഐസോട്ടോപ്പിന് സാധാരണ ഹീലിയത്തെക്കാള്(ഹീലിയം - 4) കുറഞ്ഞ ക്വഥനാങ്കമാണ് ഉള്ളത്. ദ്രവീകരിക്കുമ്പോള് സാധാരണ ദ്രവഹീലിയത്തിന്റേതില് നിന്നും വ്യത്യസ്ഥമായ ഗുണങ്ങളും പ്രദര്ശിപ്പിക്കുന്നു.
[തിരുത്തുക] ലഭ്യത
പ്രപഞ്ചത്തില് ഹീലിയത്തിന്റെ അളവ് വളരെകൂടുതലാണെങ്കിലും ഭൂമിയില് ഇത് വളരെ ദുര്ലഭമാണ്. പ്രകൃതിവാതകവുമായി കലര്ന്ന അവസ്ഥയില് ഭൗമാന്തര്ഭാഗത്താണ് ഹീലിയം ഭൂമിയില് കാണപ്പെടുന്നത്. അന്തരീക്ഷത്തില് ദശലക്ഷത്തിന് 5.4 ഭാഗമാണ് ഹീലിയത്തിന്റെ അളവ്. ഇത് സമുദ്രനിരപ്പിലെ അളവാണ്. കൂടുതല് ഉയരത്തിലേക്ക് പോകുന്തോറും ഈ അനുപാതം വര്ദ്ധിക്കുന്നു. അന്തരീക്ഷത്തിലെ ഹീലിയത്തിന്റെ ദശലക്ഷത്തില് ഒരു ഭാഗം ഹീലിയം - 3 ഐസോട്ടോപ്പ് ആണ്. ഹൈഡ്രജന്റെ റേഡിയോ ആക്റ്റിവിറ്റിയുള്ള ഐസോട്ടോപ്പായ ട്രിഷിയം (ആറ്റോമികഭാരം 3) വിഘടിച്ചാണ് അന്തരീക്ഷത്തിലെ ഹീലിയം 3 ഉണ്ടാകുന്നതെന്നാണ് കരുതുന്നത്. സാധാരണ ഹീലിയം ഐസോട്ടോപ്പായ ഹീലിയം 4 റേഡിയോ ആക്റ്റിവിറ്റി ഉള്ള പാറകളിലും മറ്റും നിന്ന് ഉത്സര്ജിക്കുന്ന ആല്ഫാ കണങ്ങളുടെ ഫലമായാണ് ഉണ്ടാകുന്നത്. പ്രകൃതിവാതകത്തില് 0.4 ശതമാനം ഹീലിയം അടങ്ങിയിട്ടുണ്ട്. ഇതാണ് ഹീലിയത്തിന്റെ പ്രധാന വ്യാവസായിക ഉറവിടം.
[തിരുത്തുക] ഉപയോഗങ്ങള്
- ദ്രവഹീലിയം അതിശീതശാസ്ത്രത്തില്(cryogenics) ഒഴിച്ചുകൂടാനാവാത്ത ശീതീകരണോപാധിയാണ്. റോക്കറ്റുകളിലെ ഇന്ധനമായ ദ്രവ ഹൈഡ്രജനേയും ദ്രവഓക്സിജനേയും കുറഞ്ഞ താപനിലയില് ദ്രാവകമായിത്തന്നെ നിലനിര്ത്തുന്നതിനും ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു.
- ആഴക്കടലില് ഉപയോഗിക്കുന്ന ശ്വസനവായുവില് നൈട്രജനു പകരം ഹീലിയമാണ് ചേര്ക്കുന്നത്. സമുദ്രാന്തര്ഭാഗത്തെ ഉന്നതമായ മര്ദ്ദത്തിലും കുറഞ്ഞ ഭാരമുള്ള ഹീലിയം കലര്ന്ന വായു വളരെ പെട്ടെന്ന് ശ്വസനേന്ദ്രിയങ്ങളിലേക്ക് പ്രവഹിക്കുന്നു. ഇതേ കാരണം കൊണ്ടുതന്നെ വൈദ്യശാസ്ത്രമേഖലയില് ശ്വസിക്കാന് ബുദ്ധിമുട്ടുള്ള രോഗികള്ക്കും ഹീലിയം കലര്ന്ന വായു നല്കുന്നു.
- ബലൂണുകളിലും ആകാശനൌകകളിലും (air ship) നിറക്കുന്നതിനായും ഹീലിയം ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഹീലിയം വളരെ നിര്വീര്യമായതിനാല് പെട്ടെന്ന് കത്തു പിടിക്കുന്ന ഹൈഡ്രജനെ അപേക്ഷിച്ച് വളരെ സുരക്ഷിതമാണ്.
- അലൂമിനിയം, മഗ്നീഷ്യം പോലുള്ള ലോഹങ്ങളെ വിളക്കി യോചിപ്പിക്കുമ്പോള് വായുവിലുള്ള ഓക്സിജന് വളരെ പെട്ടെന്നു തന്നെ അവയുമായി പ്രവര്ത്തിച്ച് അതിന്റെ ഓക്സൈഡ് ഉണ്ടാക്കുന്നു. ഹീലിയം പോലുള്ള ഉല്കൃഷ്ടവാതകങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യത്തില് ഇത് ചെയ്താല് ഈ ഓക്സീകരണം ഒഴിവാക്കാം. ഇത്തരത്തിലുള്ള അലസവാതക വെല്ഡിങില് (inert gas welding) സംരക്ഷകവാതകമായി ഹീലിയത്തെ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
- രാസപരമായി വളരെ നിര്വീര്യമായതിനും റേഡിയോ ആക്റ്റിവിറ്റി പ്രകടിപ്പിക്കാത്തതിനാലും ആണവ റിയാക്റ്ററുകളില് താപകൈമാറ്റത്തിനുള്ള മാധ്യമമായും ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു.
- നിയോണ് വിളക്കുകളില് നിറമാറ്റം വരുത്തുന്നതിനായുംഹീലിയം ഉപയോഗിക്കുന്നു.
| H | He | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||
| Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||
| K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||||||||||
| Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||||||||||
| Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn |
| Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Uub | Uut | Uuq | Uup | Uuh | Uus | Uuo |
| ക്ഷാര ലോഹങ്ങള് | ആല്ക്കലൈന് ലോഹങ്ങള് | ലാന്തനൈഡുകള് | ആക്റ്റിനൈഡുകള് | സംക്രമണ ലോഹങ്ങള് | മറ്റ് ലോഹങ്ങള് | അര്ദ്ധലോഹങ്ങള് | അലോഹങ്ങള് | ഹാലൊജനുകള് | ഉല്കൃഷ്ട വാതകങ്ങള് |
[തിരുത്തുക] അവലംബം
- ↑ The Journal of Chemical Physics.
- ↑ Internet Chemistry.
- ↑ Errol G. Lewars. Modelling Marvels. Springer.
