Helium

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi

Basisdata
Helium

Heliums plass i periodesystemet
Navn	Helium
Symbol	He
Atomnummer	2
Utseende	fargeløs
Plass i periodesystemet
Gruppe	18
Periode	1
Blokk	s
Kjemisk serie	edelgass
Atomegenskaper
Atomvekt	4,002602 u
Empirisk atomradius	128 pm
Kalkulert atomradius	31 pm
Kovalent atomradius	32 pm
van der Waal-radius	140 pm
Elektronkonfigurasjon	1s²
Elektroner per energinivå	2
Oksidasjonstilstander	0
Krystallstruktur	tettpakket kubisk
Fysiske egenskaper
Stofftilstand	gass
Smeltepunkt	-272,2 °C
Kokepunkt	-268,93 °C
Molart volum	2,1·10^-5 m³/mol
Tetthet	0,1785 kg/m³
Hardhet	MV
Kritisk temperatur	-267,96 °C
Kritisk trykk	MV
Kritisk tetthet	MV
Fordampningsvarme	0,0845 kJ/mol
Smeltevarme	5,23 kJ/mol
Damptrykk	MV
Lydfart	970 m/s ved 293,15 K
Diverse
Elektronegativitet etter Pauling-skalaen
Spesifikk varmekapasitet	5 193 J/(kg·K)
Elektrisk ledningsevne	0 S/m
Termisk ledningsevne	0,152 W/(m·K)
Første ionisasjonspotensiale	2 372,3 kJ/mol
Andre ionisasjonspotensiale	5 250,5 kJ/mol
Tredje ionisasjonspotensiale
SI-enheter & STP er brukt, hvis ikke annet er nevnt. MV = Manglende verdi – legg gjerne inn.

Helium er et grunnstoff med atomnummer 2, og kjemisk symbol He.

[rediger] Historie

Helium ble oppdaget av Sir William Ramsey, Nils Langet, og Per Teodor Cleve i 1895. Grunnstoffet har fått navn etter den greske solguden Helios, som i følge gresk mytologi kjørte solvognen over himmelen. Helium ble påvist på sola ved hjelp av spektroskopi før gassen ble funnet på jorda.^[1]

[rediger] Faser og egenskaper

Helium-atomets elektronskall

Ved romtemperatur er helium en gass. Kokepunkt er på -268.92°C (4,22 K) og helium er eneste grunnstoff som forblir flytende til 0 K. I universet er helium det nest mest vanlige grunnstoffet (etter hydrogen). Etter big bang var det dannet omtrent 24 vektprosent Helium, 75% Hydrogen, og små mengder andre lette grunnstoffer. Det dannes stadig helium fra hydrogen i stjerner, og ved radioaktv nedbrytning ved kjernereaksjoner men balansen har totalt ikke endret seg mye.

Helium er en lett edelgass med en rekke interessante egenskaper:

Det er det nest letteste grunnstoffet
Helium er elektrisk isolerende, men ionisert Helium i plasma har meget høy elektrisk ledningsevne
Det er den mest inerte edelgassen og dermed det minst reaktive grunnstoffet, Helium er enatomisk (monoatmisk) under nesten alle forhold og danner bare ustabile forbindelser med noen andre atomer i glødende plasma (plasma som varmes av elektrisk strøm)
Helium har høyere lydhastighet enn luft.
Helium har lavere tetthet enn luft. Dette høres tydelig når f.eks helium brukes som blandegass i pustegass ved dypdykk som såkalt «donaldstemme».
Helium har stor termiske ledningsevne og høy varmekapasitet, og den kan derfor brukes som kjølemiddel i luftkjølt utstyr med høy ytelse.
Den har høyere diffusjonsrate gjennom fast stoff enn de fleste andre gasser, tre ganger luft, men 65% av hydrogen.
Den har lavest løselighet i vann av alle gasser
Ulikt andre grunnstoffer forblir helium i væskeform ned til det absolutte nullpunkt. Det kreves et trykk på 2,5 MPa (ca 25 bar) ved 1-1,5 K for å få Helium i fast form.

Under det såkalte lambdapunktet ved 2.1768K er flytende Helium i Helium I tilstand over til helium II tilstand. I denne tilstanden er Helium superflytende og har flere merkelige egenskaper på grunn av kvantemekaniske forhold. Det har en termisk ledningsevne over alle andre stoff, f.eks flere hundre ganger kobber. Det kan derfor ikke koke, isteden fordamper He II tilstand direkte til gass. Den har tilsynelatende null viskositet i tynne kapillærrør, og vil derfor kunne lekke gjennom selv meget små åpninger. Det dannes en overflatefilm på ca 30 nm tykkelse som vil krype ut av feks beholdere. Om man lot en skål flyte på Helium II ville helium krype opp over kanten inn i skålen og raskt fylle den.

[rediger] Isotoper

Naturlig forekommende helium består av 2 stabile isotoper: ³He (0,000137%) og ⁴He (99,999863%). I tillegg er 6 ustabile (og dermed radioaktive) isotoper kjent. De mest stabile av disse er ⁶He med halveringstid 806,7 ms og ⁸He med halveringstid 119,0 ms. Alle de resterende isotopene har halveringstider kortere enn 1 nanosekund.^[2]

CAS-nummer: 7440-59-7

Helium-fylt værballong

[rediger] Bruk

Helium brukes i luftballonger fordi det gir god oppdrift. Hydrogen gir bedre oppdrift enn helium, men er på grunn av eksplosjonsfaren langt farligere å bruke. Helium er en edelgass og er derfor lite reaktiv.

[rediger] Fusjon

Når fire hydrogenatomer smeltes sammen ved kjernefysisk fusjon dannes det et heliumatom. Det er dette som skjer på solen. Det er gjort mange forsøk på å lage en fusjonsreaktor på jorden basert på en variant av slik fusjon, men vi er fortsatt på det stadiet at målet er at de skal produsere mer energi enn de bruker. Problemet er at fusjonsprosesser krever ekstreme temperaturer og trykk (slik vi finner i solens kjerne) for å fungere.