Hel
2 He Układ okresowy pierwiastków
Hel świecący w lampie wyładowczej Hel świecący w lampie wyładowczej
Dane ogólne
Nazwa, symbol, l.a.	Hel, He, 2
Grupa, okres, blok	18 (VIIIA) , 1, s
Właściwości metaliczne	gaz szlachetny
Właściwości atomowe Masa atomowa 4,002602 u Promień atomowy 31 pm Promień walencyjny 28 pm Promień van der Waalsa 140 pm Konfiguracja elektronowa 1s² Zapełnienie powłok 2 Elektroujemność ( Pauling ) 5,50 ( Allred ) Stopień utlenienia 0
Właściwości fizyczne Stan skupienia gazowy Gęstość 0,1785 kg/m3 Kolor bezbarwny Temperatura topnienia 0,95 K -272,2 °C Temperatura wrzenia 4,22 K -268,93 °C Objętość molowa 21,0·10-6 m³/ mol Ciepło parowania 0,0845 kJ/mol Ciepło topnienia 5,23 kJ/mol Prędkość dźwięku 970 m/s (298,15 K)
Pozostałe dane Ciepło właściwe 5193 J/(kg*K) Przewodność cieplna 0,152 W/(m*K) Potencjały jonizacyjne I. 2372,3 kJ/mol II. 5250,5 kJ/mol
Najbardziej stabilne izotopy izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 3He 0,000137% stabilny izotop z 1 neutronem 4He 99,999863% stabilny izotop z 2 neutronami 6He {syn.} 806,7 ms β- 3,508 6 Li 8He {syn.} 122 ms β- 10,65 8Li
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

Hel (He, łac. helium) – pierwiastek chemiczny , z grupy gazów szlachetnych w układzie okresowym . Jest po wodorze drugim najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem chemicznym we wszechświecie, jednak na Ziemi występuje wyłącznie w śladowych ilościach (4·10^-7% w górnych warstwach atmosfery).

Hel na Ziemi występuje głównie w atmosferze (5,2·10^-4% obj. w powietrzu), pochodzi głównie z rozpadu jąder promieniotwórczych w naturalnych szeregach promieniotwórczych . W litosferze hel występuje również w niektórych złożach gazu ziemnego . W gazach występujących w Stanach Zjednoczonych dochodzi do 1%, w gazach występujących w Europie ilość ta jest bardzo mała (z wyjątkiem Polski – do 3%). Praktycznie cały hel, który mógł pierwotne istnieć na Ziemi, nie mogąc związać się z żadnym innym pierwiastkiem, jako bardzo lekki opuścił atmosferę Ziemi.

Występuje w postaci dwóch izotopów trwałych – ³He i ⁴He. Znanych jest także kilka syntetycznych izotopów nietrwałych ( T½ < 1 sekundy), z których najbardziej stabilne są ⁶He i ⁸He.

Hel jest najmniej aktywnym pierwiastkiem chemicznym, z bardzo wysoką energią jonizacji . Nie udało się z nim uzyskać żadnego trwałego związku chemicznego . Nie ma żadnego znaczenia biologicznego.

Odkrycie helu

Hel odkryto najpierw na Słońcu, później na Ziemi. Podczas całkowitego zaćmienia Słońca , które miało miejsce 18 sierpnia 1868 roku i było widoczne w Indiach, astronom Pierre Janssen , badając widmo korony słonecznej , zaobserwował pomarańczowy prążek odpowiadający długości fali 5876 Å , którego nie można było przypisać do żadnego spośród znanych wówczas pierwiastków. Ten sam prążek w widmie Słońca zaobserwował 20 października 1868 r. angielski astronom Norman Lockyer. Lockyer i angielski chemik Edward Frankland nadali nowemu pierwiastkowi – emitującemu falę o długości 5876 Å – nazwę Helium od greckiego boga słońca – Heliosa . Przez wiele lat hel był uważany za pierwiastek, który występuje na Słońcu, ale nie występuje na Ziemi. W roku 1895 William Ramsay otrzymał hel po potraktowaniu kleweitu (rudy uranowej ) kwasem mineralnym. Ramsay przesłał próbkę gazu do Williama Crookesa i Normana Lockyera, którzy zidentyfikowali hel.

Zastosowania helu

• Hel w postaci ciekłej jest używany do chłodzenia tam, gdzie potrzebne są bardzo niskie temperatury, ze względu na jego bardzo niską temperaturę wrzenia. Stosuje się go m.in. do chłodzenia nadprzewodników .
• Jako najlżejszy gaz bezpieczny (niepalny) był stosowany do wypełniania statków powietrznych lżejszych od powietrza , czyli aerostatów (balony, sterowce). Obecnie ze względu na wysokie koszty jego pozyskania, zamiast helu stosuje się w aerostatach najczęściej ogrzane powietrze.
• Ze względu na niską rozpuszczalność w osoczu krwi , używany jest jako składnik mieszanki do oddychania w głębokim nurkowaniu .
• Hel dostarczony do płuc powoduje zmianę wysokości głosu - dzieje się tak, ponieważ częstość drgań w komorze rezonansowej , jaką jest ośrodek mowy, ściśle zależy od gęstości ośrodka, w którym te drgania zachodzą ( prędkość dźwięku w helu jest ok. 3 razy większa niż w powietrzu).
• Hipotetycznie izotop ³He może zostać wykorzystany w kontrolowanej reakcji termojądrowej z deuterem do uzyskiwania energii bez powstawania niepożądanych odpadów promieniotwórczych . Na Ziemi ³He występuje jedynie śladowo, natomiast znaczne ilości tego izotopu występować mogą w gruncie księżycowym , w związku z czym rozważane są projekty jego wydobycia i transportu z Księżyca na Ziemię^[1][2].

Otrzymywanie helu

• Głównie z gazu ziemnego bogatego w ten pierwiastek (złoża w Stanach Zjednoczonych ).
• W Polsce hel otrzymuje się w odazotowni gazu ziemnego w Odolanowie oraz w odazotowni w okolicach Grodziska Wielkopolskiego .
• Przeróbka skroplonego powietrza metodą destylacji frakcjonowanej.
• Światowa produkcja helu wynosi kilkanaście tysięcy ton rocznie.

Przypisy

Zobacz też

• Ciekły hel