Helium

Grunnstoffet Helium med atomnummer 2, og kjemisk symbol He, ble oppdaget av Sir William Ramsey, Nils Langet, og P.T.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.

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.

Bruk

Helium brukes i luftballonger fordi det gir god oppdrift. Hydrogen gir bedre oppdrift enn helium, men er langt farligere å bruke. Helium er en edelgass og er derfor lite reaktiv. Hydrogen reagerer voldsomt med Oksygen.

Faser og egenskaper

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.

Helium er en lett edelgass om først går over til væske 4,22 K over det absolutte nullpunkt. Helium har en rekke interessante egenskaper:

• Det er det nest letteste grunnstoffet
• Helium er 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)
• Det har den høyeste lydhastigheten, dette høres tydelig når f.eks helium brukes som blandegass i pustegass ved dypdykk som såkalt 'donaldstemme'
• Helium had den største termiske ledningseven og høyeste varmekapasitet 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.

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.

Isotoper

Det finnes 8 kjente isotoper av helium, men bare He-3 og He-4 er stabile. He-4 er mest utbredt; i atmosfæren vår er forholdet 1:1000000. Vi har også radioaktive isotoper av Helium, for eksempel He-5, He-6 og He-7.

Se også

• Periodesystemet