vissza az elemek listájához
 |
Jules Cesar Janssen szerezte meg a hélium első bizonyítékát. A héliumatom ábrája. A hélium atommagja körül csak két elektron kering. A héliumgömbök könnyebbek a levegőnél. |
Hélium
| Atomszám: | 2 | Atomsugár: | 140 pm (Van der Waals) |
| Atomi jel: | He | Olvadáspont: | -272.2 °C |
| Atomsúly: | 4,003 | Fűtőpont: | -268.93 °C |
| Elektronkonfiguráció: | 1s2 | Oxidációs állapotok: | 0 |
története
A görög helios, a nap szóból ered. Janssen az 1868-as napfogyatkozás során szerezte az első bizonyítékot a héliumra, amikor egy új vonalat észlelt a napspektrumban. Lockyer és Frankland javasolta a hélium nevet az új elemnek. 1895-ben Ramsay felfedezte a héliumot az urán ásványban, a clevitben, míg ettől függetlenül a svéd kémikusok, Cleve és Langlet körülbelül ugyanebben az időben fedezték fel a clevitben. Rutherford és Royds 1907-ben kimutatták, hogy az alfa-részecskék héliummagok.
Források
A hidrogénen kívül a hélium a világegyetemben található leggyakoribb elem. A héliumot a földgázból nyerik ki. Valójában minden földgáz legalább nyomokban héliumot tartalmaz.
Spektroszkópiai úton nagy mennyiségben észlelték, különösen a forróbb csillagokban, és fontos összetevője mind a proton-proton reakciónak, mind a szén körforgásának, amelyek a Nap és a csillagok energiájáért felelősek.
A légkör héliumtartalma körülbelül 1 rész a 200 000-ből. Bár különböző radioaktív ásványokban bomlástermékként jelen van, a Szabad Világ készletének nagy részét a texasi, oklahomai és kansasi kutakból nyerik. Az Egyesült Államokon kívül az egyetlen ismert hélium-kitermelő üzem 1984-ben Kelet-Európában (Lengyelországban), a Szovjetunióban és néhány Indiában volt.
Tulajdonságok
A héliumnak van a legalacsonyabb olvadáspontja az összes elem közül, és széles körben használják a kriogén kutatásban, mivel forráspontja közel van az abszolút nullához. Emellett az elem létfontosságú a szupravezetés vizsgálatában.
Folyékony héliumot használva Kurti, munkatársai és másoknak sikerült néhány mikrokelvin hőmérsékletet elérni a rézmagok adiabatikus demagnetizálásával.
A héliumnak más sajátos tulajdonságai is vannak: Ez az egyetlen folyadék, amely nem szilárdul meg a hőmérséklet csökkentésével. Közönséges nyomáson abszolút nulla fokig folyékony marad, de a nyomás növelésével könnyen megszilárdul. A szilárd 3He és 4He annyiban szokatlan, hogy mindkettő térfogata több mint 30%-kal változtatható nyomás alkalmazásával.
A héliumgáz fajhője szokatlanul magas. A héliumgőz sűrűsége a normál forrásponton szintén nagyon magas, a gőz szobahőmérsékletre melegítve nagymértékben tágul. Az 5-10 K hőmérsékletű héliumgázzal töltött tartályokat úgy kell kezelni, mintha folyékony héliumot tartalmaznának a gáz szobahőmérsékletre való felmelegítéséből eredő nagy nyomásnövekedés miatt.
Míg a héliumnak általában 0-valenciája van, úgy tűnik, hogy gyenge hajlama van egyesülni bizonyos más elemekkel. Tanulmányozták a hélium-difluorid előállításának módjait, és olyan fajokat vizsgáltak, mint a HeNe és a He+ és He++ molekulaionok.
Izotópok
A héliumnak hét izotópja ismert: A folyékony hélium (He-4) két formában létezik: He-4I és He-4II, amelynek éles átmenetpontja 2,174 K-nál van. A He-4I (e hőmérséklet felett) normális folyadék, de a He-4II (ez alatt) nem hasonlít semmilyen más ismert anyaghoz. Hűtéskor kitágul, hővezető képessége óriási, és sem a hővezetése, sem a viszkozitása nem engedelmeskedik a normál szabályoknak.
Használatai
- az ívhegesztés védőgázaként;
- védőgáz a szilícium- és germániumkristályok növesztésénél, valamint a titán és cirkónium előállításánál;
- az atomreaktorok hűtőközegeként, és
- a szuperszonikus szélcsatornák gázaként.
A hélium és az oxigén keverékét mesterséges légkörként használják búvárok és más, nyomás alatt dolgozó személyek számára. A He és O2 különböző arányait használják a búvárok különböző működési mélységeihez.
A héliumot széles körben használják léggömbök töltésére, mivel sokkal biztonságosabb gáz, mint a hidrogén. A hélium egyik legutóbbi legnagyobb felhasználási területe a folyékony üzemanyaggal működő rakéták nyomás alá helyezése volt. Egy Saturn hordozórakéta, mint amilyet az Apollo Hold-missziókban használtak, körülbelül 13 millió ft3 héliumot igényelt egy kilövéshez, plusz még többet az ellenőrzéshez.
A folyékony hélium felhasználása a mágneses rezonanciás képalkotásban (MRI) folyamatosan növekszik, ahogy az orvostudomány elfogadja és új felhasználási módokat fejleszt ki a berendezés számára. Ez a berendezés a betegek pontos diagnosztizálásával kiküszöbölte a feltáró műtétek némelyikének szükségességét. Egy másik orvosi alkalmazás az MRE-t arra használja, hogy (vérelemzéssel) megállapítsa, hogy a betegnek van-e valamilyen rákos megbetegedése.
A héliumot különböző cégek, köztük a Goodyear léghajóinak reklámozására is használják. Más emelőgáz-alkalmazásokat fejleszt a haditengerészet és a légierő az alacsonyan repülő cirkálórakéták észlelésére. Ezenkívül a Drogellenes Ügynökség radarral felszerelt léghajókat használ a kábítószercsempészek felderítésére az Egyesült Államok határai mentén. Ezenkívül a NASA jelenleg héliummal töltött léggömböket használ az Antarktisz légkörének mintavételére, hogy megállapítsa, mi csökkenti az ózonréteget.