گاز هلیوم چگونه کشف شد؟
داستان کشف هلیوم با کشف ماهیت ستارگان عجین است.
زمانی مردم معتقد بودند که ما هرگز نخواهیم فهمید ستاره ها از چه چیزی ساخته شده اند. در سال 1835 فیلسوف فرانسوی آگوست کمته اظهار داشت ، "ما هرگز قادر نخواهیم بود ترکیب شیمیایی آنها را بررسی کنیم."
کامت فکر می کرد فقط اگر بتوانیم مواد ستاره ای را به آزمایشگاه برسانیم می توانیم یاد بگیریم.
با وجود بدبینی کامت Comte ، روش کشف هلیوم و ترکیبات ستاره ها قبلا پیدا شده بود. در سال 1814 ، فیزیکدان آلمانی ، ژوزف فراونهوفر ، روش آیزاک نیوتن را برای تقسیم نور خورشید با استفاده از منشور در پیش گرفت و پیشرفت اساسی کرد.
فراونوفر(Fraunhofer) متوجه خطوط تیره رنگین کمانی از رنگهای ناشی از نور خورشید شده و توسط منشور شکافته شده است. خطوطی که او مشاهده کرد اولین مشاهدات طیف یک ستاره است.
Nasa: اتم های هلیوم یونیزه در دمای حدود 60،000 درجه سانتی گراد در کروموسفر خورشید ، نور ماوراlet بنفش دیده شده در این تصویر را منتشر می کنند.
در سال 1859/60 دانشمندان آلمانی گوستاو Kirchhoff و رابرت Bunsen جهش های عظیم در علم طیف سنجی ، از جمله کشف که خطوط تاریک Fraunhofer دیده بود مانند اثر انگشت ماده بود را در نظریات خود بیان کرد.
در سالهای بعدکرچف(Kirchhoff و بونسن(Bunsen) توانستند تا با مطالعه نور مواد هنگام سوختن ، عناصر جدید را کشف کنند.
در سال 1860 آنها سزیم را با خطوط طیفی آبی و در سال 1861 روبیدیوم را از دو خط طیفی قرمز کشف کردند. سپس ویلیام کروکس در سال 1861 پس از مشاهده یک خط طیفی به رنگ سبز روشن ، تالیوم را کشف کرد.این دو دانشمند به طیف خورشید نگاه کردند و توانستند نتیجه بگیرند که آهن در جو درخشان آن وجود دارد.
برای کشف هلیوم ، چند سال دیگر زمان لازم بود.. در آگوست 1868 اولین کسوف کامل از زمان انتشار نتایج تحقیقات کرچف(Kirchhoff و بونسن(Bunsen) بود.
ستاره شناس فرانسوی پیر یانسن در انتظار کسوف بود تا با استفاده از طیف سنجی برجستگی های تاج خورشید را مشاهده کند. در دو هفته پس از خورشید گرفتگی ، Janssen روشی را برای ثبت طیف برجسته ها بدون نیاز به گرفت گرفت. در این طیف ها او یک خط زرد مشاهده کرد.
خط در یک موقعیت مشابه اما نه یکسان با خطوط موجود در طیف سدیم بود. خطوط D1 و D2 نامیده می شدند. نورمن لاكير دانشمند انگليسي خط زرد جديد را مطالعه كرد. بعداً خط D3 نامیده می شود. او مطالعه خود را در مورد این خط منتشر کرد ، آگاه است که ممکن است توسط عنصر جدید ایجاد شود:
"...ما می دانستیم که با هیدروژن سروکار نداریم. بنابراین ما با عنصری روبرو شدیم که نمی توانستیم در آزمایشگاه های خود پیدا کنیم و بنابراین مسئولیت ساخت کلمه هلیوم را در مرحله اول برای استفاده آزمایشگاهی بر عهده خودم گرفتم. "نام هلیوم از کلمه یونانی خورشید ، هلیوس گرفته شده است.
هلیم در سه دقیقه اول وجود جهان ساخته شد ، زمانی که دما در همه جا به اندازه کافی بالا بود تا همجوشی هسته ای اتفاق بیفتد. این فاز کوتاه و پرانرژی در پایین نمودار نشان داده شده است. هلیوم همچنین با همجوشی هسته ای هیدروژن در ستاره هایی مانند ستاره ما ساخته می شود.
لاکر و ادوارد فرانکلند ، همکار وی ، ایده های دیگری در مورد علل احتمالی خط زرد داشتند و بنابراین عنصر جدیدی را اعلام نکردند.
تا سال 1871 دانشمندان دیگر از اوضاع آگاه بودند. لرد کلوین "انعکاس نور هیدروژن درخشان و" هلیم "دور خورشید را مورد بحث قرار داد.
"فرانكلند و لاكیر برجستگی های زرد را پیدا می كنند تا خط نوری بسیار تصمیم گرفته در نزدیكی D ، اما تاكنون با هیچ شعله زمینی مشخص نباشد. به نظر می رسد ماده جدیدی را نشان می دهد که آنها پیشنهاد می کنند آن را هلیم بنامند. "وجود هلیوم توسط همه پذیرفته نشد.
وقتی ویلیام رامزی شیمی دان اسکاتلندی هلیوم را در سال 1895 در لندن جدا کرد ، همه تردیدها برطرف شد. رامسی در سال 1894 آرگون را کشف کرد. آرگون اولین گازهای نجیب بود که کشف شد. در سال 1895 وی مقاله ای از ویلیام هیلبراند را خواند که شرح یک گاز غیرفعال است که با افزودن اسید به ماده معدنی اورانیوم ، اورانیت ، آزاد می شود. هیلبراند معتقد بود این گاز ازت است. [اکنون می دانیم که اورانیوم در طی پوسیدگی رادیواکتیو هلیوم منتشر می کند. وجود رادیواکتیویته تا سال 1896 که آثار هنری بکرل منتشر شد به رسمیت شناخته نشد.]
رامسی ، که معتقد بود این گاز ممکن است آرگون باشد ، آزمایش هیلبراند را با استفاده از یک ماده معدنی دیگر اورانیوم ، کلویت ، تکرار کرد و گاز را جمع کرد.
یلیام رامزی با اشاره به ستون نهایی جدول تناوبی حاوی گازهای نجیب (یا بی اثر) است. رامسی به دلیل فعالیت در کشف گازهای بی اثر در سال 1904 جایزه نوبل شیمی را دریافت کرد.
طیف سنجی او وجود نیتروژن ، آرگون و یک گاز دیگر را نشان می داد. رامزی گمان می کرد که می تواند هلیوم باشد ، زیرا به نظر می رسد یک خط D3 وجود دارد. (8) با آگاهی از اینکه طیف سنجی لاکی و ویلیام کروکس بهتر از او هستند ، نمونه ای از گاز را برای آنها ارسال کرد. متأسفانه نمونه مناسب نبود ، بنابراین لاكیر نمونه ای از اورانیت بدست آورد ، گاز را استخراج كرد و با استفاده از طیف سنجی آن را مطالعه كرد. او می نویسد:
"مشخص شد كه خطوط ناشناخته ای كه در سال 1868 در خورشید مشاهده كرده ام متعلق به گاز است."
طیف گاز یکسان با هلیم خورشید است. یک عنصر جدید جای خود را به دست آورد به نام هلیم.