Tillbaka till Elementlistan
 |
Jules Cesar Janssen fick det första beviset på helium. Diagram över en heliumatom. Det finns endast två elektroner som kretsar kring heliums kärna. Heliumballonger är lättare än luft. |
Helium
| Atomnummer: | 2 | Atomradie: | 140 pm (Van der Waals) |
| Atomsymbol: | He | Smältpunkt: | -272.2 °C |
| Atomvikt: | 4.003 | Skokpunkt: | -268.93 °C |
| Elektronkonfiguration: | 1s2 | Oxideringstillstånd: | 0 |
Historia
från det grekiska ordet helios, solen. Janssen fick det första beviset på helium under solförmörkelsen 1868 då han upptäckte en ny linje i solspektrumet. Lockyer och Frankland föreslog namnet helium för det nya grundämnet. År 1895 upptäckte Ramsay helium i uranmineralet cleveit, medan det oberoende av varandra upptäcktes i cleveit av de svenska kemisterna Cleve och Langlet vid ungefär samma tidpunkt. Rutherford och Royds visade 1907 att alfapartiklar är heliumkärnor.
Källor
Med undantag för väte är helium det vanligaste grundämne som finns i universum. Helium utvinns ur naturgas. Faktum är att all naturgas innehåller åtminstone spår av helium.
Det har upptäckts spektroskopiskt i stor mängd, särskilt i de varmare stjärnorna, och det är en viktig komponent i både proton-proton-reaktionen och kolcykeln, som förklarar solens och stjärnornas energi.
Atmosfärens heliumhalt är ungefär 1 del på 200 000. Även om det finns i olika radioaktiva mineraler som en sönderfallsprodukt, kommer huvuddelen av den fria världens förråd från brunnar i Texas, Oklahoma och Kansas. Utanför USA fanns de enda kända heliumutvinningsanläggningarna, 1984, i Östeuropa (Polen), Sovjetunionen och några få i Indien.
Egenskaper
Helium har den lägsta smältpunkten av alla grundämnen och används i stor utsträckning inom kryogen forskning eftersom dess kokpunkt ligger nära den absoluta nollpunkten. Dessutom är grundämnet viktigt i studiet av superledningsförmåga.
Med hjälp av flytande helium har Kurti, medarbetare och andra lyckats uppnå temperaturer på några mikrokelvin genom adiabatisk avmagnetisering av kopparkärnor.
Helium har andra säregna egenskaper: Det är den enda vätska som inte kan stelna genom att sänka temperaturen. Det förblir flytande ner till den absoluta nollpunkten vid vanliga tryck, men stelnar lätt om trycket ökar. Fast 3He och 4He är ovanliga i det avseendet att båda kan ändras i volym med mer än 30 % genom att applicera tryck.
Den specifika värmen hos heliumgas är ovanligt hög. Heliumångans densitet vid den normala kokpunkten är också mycket hög, och ångan expanderar kraftigt när den värms upp till rumstemperatur. Behållare fyllda med heliumgas vid 5 till 10 K bör behandlas som om de innehöll flytande helium på grund av den stora tryckökning som följer av att gasen värms upp till rumstemperatur.
Samtidigt som helium normalt har en 0-valens verkar det ha en svag tendens att kombinera sig med vissa andra grundämnen. Metoder för att framställa heliumdifluorid har studerats, och arter som HeNe och de molekylära jonerna He+ och He++ har undersökts.
Isotoper
Sju isotoper av helium är kända: Flytande helium (He-4) finns i två former: He-4I och He-4II, med en skarp övergångspunkt vid 2,174 K. He-4I (över denna temperatur) är en normal vätska, men He-4II (under denna temperatur) är olik alla andra kända ämnen. Den expanderar vid nedkylning, dess värmeledningsförmåga är enorm och varken dess värmeledning eller viskositet följer normala regler.
Användning
- som inertgassköld vid bågsvetsning;
- som skyddsgas vid odling av kisel- och germaniumkristaller och vid framställning av titan och zirkonium;
- som kylmedium i kärnkraftsreaktorer, och
- som gas i supersoniska vindtunnlar.
En blandning av helium och syre används som konstgjord atmosfär för dykare och andra som arbetar under tryck. Olika proportioner av He och O2 används för olika djup för dykare.
Helium används i stor utsträckning för att fylla ballonger eftersom det är en mycket säkrare gas än väte. En av de senaste största användningarna av helium har varit för att trycka upp raketer med flytande bränsle. En Saturn-booster, av den typ som användes vid Apollos månuppdrag, krävde cirka 13 miljoner ft3 helium för en avfyrning, plus mer för kontroller.
Vätskeheliums användning vid magnetisk resonanstomografi (MRI) fortsätter att öka i takt med att läkarkåren accepterar och utvecklar nya användningsområden för utrustningen. Denna utrustning har eliminerat en del behov av utforskande kirurgi genom att patienterna har fått en exakt diagnos. I en annan medicinsk tillämpning används MRE för att avgöra (genom blodanalys) om en patient har någon form av cancer.
Helium används också för att göra reklam på luftskepp för olika företag, bland annat Goodyear. Andra tillämpningar för lyftgas utvecklas av flottan och flygvapnet för att upptäcka lågflygande kryssningsmissiler. Dessutom använder Drug Enforcement Agency radarutrustade luftskepp för att upptäcka narkotikasmugglare längs USA:s gränser. Dessutom använder NASA för närvarande heliumfyllda ballonger för att ta prover på atmosfären i Antarktis för att fastställa vad som bryter ned ozonskiktet.