Гелий начинается с баллона. Водород, например, можно получить реакцией металлов с кислотами, алюминия со щелочами или электролизом воды. Промышленность выпускает специальные установки для лабораторного получения водорода электролизом - генераторы водорода.

Однако для гелия подобные методы не подходят, поскольку он практически не образует соединений. Фактически, единственным источником этого газа в лаборатории является баллон со сжатым гелием. Но почему со сжатым - не лучше ли хранить гелий в жидком виде? Оказывается - нет. При комнатной температуре гелий не переходит в жидкое состояние при любом - сколь угодно высоком давлении. Для каждой жидкости существует критическая температура, выше которой она переходит в газообразное состояние, а пар уже не способен снова превратиться в жидкость даже при очень высоком давлении. Например, для воды критическая температура равна 374 °C (647 K), а для гелия - всего минус 268 °C (5.2 К). Другими словами, гелий существует в жидком состоянии только при температуре на пять градусов выше абсолютного нуля. Такие температуры сложно поддерживать даже в лабораторных условиях. Поэтому в лаборатории гелий хранят не в жидком, а в сжатом виде.

Чтобы в баллон поместилось больше гелия, его закачивают туда под высоким давлением. Например, сейчас слева от меня стоит баллон с гелием под давлением 150 атм. Это означает, что на каждый квадратный сантиметр поверхности газ давит с силой в 150 кг. Если мы попробуем открыть такой баллон, газ вырвется из него с сильным свистом. Регулировать поток газа с помощью вентиля баллона практически невозможно: стоит чуть приоткрыть вентиль, и газ устремится мощным потоком. Чтобы расход газа можно было регулировать, к баллону присоединяют редуктор. Редуктор имеет специальный вентиль, с помощью которого выставляют заданный поток газа. Редуктор оснащен двумя манометрами, один из которых показывает давление газа в баллоне, второй - на выходе из редуктора.

Редукторы широко применяются в промышленности и лабораторной практике. Конструкция редукторов может отличаться. Сейчас недалеко от меня находится редуктор обратного действия. Такие редукторы часто стоят на газовых баллонах. При открученном вентиле редуктора обратного действия газ из баллона не выходит, а при закрученном вентиле достигается максимальный поток.





Редукторы газовых баллонов бывают нескольких типов. Выходные патрубки баллонов с кислородом и с инертными газами (в том числе и на наш баллон с гелием) имеют правую резьбу. Баллоны с водородом, пропан-бутановой смесью и другими горючими газами имеют патрубки с левой резьбой. (Кроме того, патрубки баллонов с кислородом и инертными газами имеют больший диаметр, чем патрубки баллонов с водородом, пропан-бутановой смесью и другими восстановителями). Соответственно, к каждому из этих типов баллонов подходит свой тип редуктора. Например, редуктор от кислородного баллона не удастся прикрутить к водородному (и наоборот). Это делается с целью предотвращения несчастных случаев.

Итак, чтобы использовать газ из баллона с гелием к нему необходимо прикрутить редуктор. Поскольку газ в баллоне находится под высоким давлением, очень важно, чтобы все соединения были герметичны и не "травили". В противном случае баллон скоро окажется пустым. Особенно это относится к баллонам с гелием. Герметичность соединений проверяют, нанося на них мыльную пену. Если в месте соединения происходит утечка, это четко видно по образованию пузырьков.

Мы присоединили редуктор, нанесли мыльную пену и открыли вентиль баллона. Утечки не обнаружено, теперь можно закручивать вентиль редуктора, чтобы газ начал поступать в присоединенную к баллону трубку. Начнем эксперименты.