Heliumo

Heliumo aŭ helio (He) estas kemia elemento de la perioda tabelo kun la simbolo He kaj atomnumero 2. Ĝi estas senkolora, senodora, sengusta, inerta. La bolpunkto kaj frostopunkto estas tre malaltaj inter la elementoj, kaj ĝi ekzistas kiel gaso krom en ekstremaj kondiĉoj.

He ↓ Ne hidrogeno ← heliumo → litio • 1s2 He 2 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ↓Perioda tabelo de elementoj↓
kemia elemento • atmophile element
nemetalo • nobla gaso • s-bloko
Ĝeneralaj informoj
Nomo (latine), simbolo, numero	heliumo (helium), He, 2
CAS-numero	7440-59-7
Loko en perioda tabelo	18-a grupo, 1-a periodo, bloko s
Karakteriza grupo	Raraj gasoj
abundeco en terkrusto	4 · 10–7 %
Nombro de naturaj izotopoj	2
Aspekto	senkolora gaso
Atomaj ecoj
Relativa atompezo	4,002602(2)[1] amu
Kovalenta radiuso	28 pm
Radiuso de van der Waals	140 pm
Elektrona konfiguracio	1s2
Elektronoj en ĉiu energia ŝelo	2
Oksidiĝa nombro	0
Fizikaj ecoj
Materia stato	gasa (He)
Kristala strukturo	heksagona
Denseco	(273,15 K) 1,785 · 10–4 g/cm3 (−268,93 K) 1,25 · 10–1 g/cm3 (−272,20 K) 1,45 · 10–1 g/cm3
Magneta konduto	diamagneta (${\displaystyle \chi _{m}}$ = −1,1 · 10−9)
Degelpunkto	(2,5 MPa) −272,20 °C (0,95 K)
Bolpunkto	−268,928 °C (4.222 K)
Molvolumeno	(solida) 22,42 · 10−6 m3/mol
Degeliga varmo	0,02 kJ/mol
Boliga varmo	0,0840 kJ/mol
Rapido de sono	(273,15 K) 972 m/s
Specifa varmokapacito	5193 J/(kg · K)
Termika konduktivo	0,1513 W/(m · K)
Diversaj
Elektronegativeco	4.5 (Pauling-skalo)
Joniga energio	1-a: 2372,3 kJ/mol 2-a: 5250,5 kJ/mol
Izotopoj
Izotopo Naturapero t1/2 radioaktiveco de disfalo Energio de disfalo MeV Produkto de radioaktiva disfalo 3He 0,000137% estas stabila kun 1 neŭtrono 4He 99,999863% estas stabila kun 2 neŭtronoj 5He artefarita 7,618 · 10−22 s n 0,60 4He 6He artefarita 806,7 ms β− 3,508 6Li
Se ne estas indikite alie, estas uzitaj unuoj de SI kaj SVP.

Heliumo estas la dua plej abunda elemento en la universo (23 centonoj de la videbla universo).

Estas multo da heliumo en la suno. Fakte, la fuzio de hidrogeno al heliumo produktas la sunan energion. La angla astronomo Sir Joseph Lockyer vidis heliumon en la suno dum eklipso en 1868 kaj nomis la elementon "heliumo" (de la helena helios, "suno").

La Nomo Heliuma devenas de la Helena dio de Suno, kiu havas la nomon Helios. Heliumon rimarkis unue Georges Rayet,^[2] C. T. Haig,^[3] Norman R. Pogson,^[4] kaj John Herschel dum suna eklipso de 1868.^[5] Ili rimarkis linion spektran flavan en la sunlumo. La malkovron konfirmis Jules Janssen, kiu estis astronomo francia.^[6]

Gasa heliumo

Heliumo estas tre malpeza gaso; nur hidrogeno estas pli malpeza. Heliumo estas inerta aŭ nobla gaso, ĉar ĝi ne kuniĝas kun aliaj elementoj.

Fluaĵaj statoj de heliumo

⁴He likviĝas ĉe la temperaturo de –268,9 °C, nur kvar gradoj super absoluta nulo. Sub la norma atmosfera premo, malsupre de la bolpunkto je 4,222 K kaj supre de la lambda punkto (temperaturo al kiu la grafo de la specifa varmo similas la grekan literon λ ) je 2,1768 K, heliumo 4 estas normala senkolora likvo, nomata heliumo I.

Malsupre de la lambda punkto, la likva heliumo elmontras tute ne kutiman viskozecon pro sia super-flueco, ĝi estas nomata heliumo II. Ekzemple, ĝi fluas tra la plej etaj truoj kun diametroj de 10⁻⁷ ĝis 10⁻⁸ m kaj havas neniun mezureblan viskozecon.

Fazodiagramo de heliumo-4 : gaso, likvo, solido kaj superfluido (notu, ke atmosfera premo estas ĉ. 0,1 Mpa)

.

Solida heliumo

Heliumo restas likva ĝis absoluta nulo ĉe atmosfera premo, sed ĝi frostas ĉe alta premo. Solida heliumo postulas temperaturon je 1–1,5 K (ĉirkaŭ −272 °C aŭ −457 ℉) sub premo je proksimume 25 bar (2,5 Mpa)^[7]. Estas ofte malfacile distingi solidon de likva heliumo, ĉar la refrakta indico de la du fazoj estas preskaŭ la sama. La solido havas akran frostopunkton kaj havas kristalan strukturon, sed ĝi estas tre kunpremebla; apliki premon en laboratorio povas malpliigi ĝian volumenon je pli ol 30%. Kun izotropa prema modulo je proksimume 27 MPa ^[8] ĝi estas 100 fojojn pli kunpremebla ol akvo. La denso de solida heliumo estas 0,214±0,006 g/cm3 je 1,15 K kaj 66 atm; la eksterpolita denso je 0 K kaj 25 bar (2,5 MPa) estas 0,187±0,009 g/cm³. Ĉe pli altaj temperaturoj, heliumo solidiĝos kun sufiĉa premo. Ĉe ĉambra temperaturo, tio postulas premon je proksimume 114,000 atm^[9]. Heliumo-4 kaj heliumo-3 ambaŭ formas plurajn kristalajn solidajn fazojn, ĉiuj postulante almenaŭ 25 barojn. Ili ambaŭ formas α-fazon, kiu havas heksagonan kristalstrukturon proksime pakitan (hkp), β-fazon, kiu estas kuban kristalstrukturon flanko centritan (fkc), kaj γ-fazo, kiu estas kuban kristalstrukturon korpocentritan (kkc).

Lasero per miksitaj gasoj heliumo kaj neono.

Aplikoj

Heliumo estas la gaso uzata en kutimaj balonoj, kiuj ŝvebas, ĉar heliumo estas pli malpeza ol aero.

La plej granda ununura uzo de likva heliumo estas malvarmigi la superkonduktantajn magnetojn por magneta resonanca bildigo.

Bildaro

• 
  Perioda tabelo
• 
  Aspekto de heliumo
• 
  La atoma simbolo per fluoreska lampo
• 
  Je tre malalta temperaturo, Heliumo II supreniras tubon: viskozeco nuliĝas

Referencoj

1.  (angle): Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report) (PDF), p. 8
2. Rayet, G. (1868) "Analyse spectral des protubérances observées, pendant l'éclipse totale de Soleil visible le 18 août 1868, à la presqu'île de Malacca"^{[permanent dead link]}(Spectral analysis of the protuberances observed during the total solar eclipse, seen on 18 August 1868, from the Malacca peninsula), Comptes rendus … , 67 : 757–759. From p. 758: " … je vis immédiatement une série de neuf lignes brillantes qui … me semblent devoir être assimilées aux lignes principales du spectre solaire, B, D, E, b, une ligne inconnue, F, et deux lignes du groupe G." ( … I saw immediately a series of nine bright lines that … seemed to me should be classed as the principal lines of the solar spectrum, B, D, E, b, an unknown line, F, and two lines of the group G.)
3. Captain C. T. Haig (1868) "Account of spectroscopic observations of the eclipse of the sun, August 18th, 1868," Proceedings of the Royal Society of London, 17 : 74–80. From p. 74: "I may state at once that I observed the spectra of two red flames close to each other, and in their spectra two broad bright bands quite sharply defined, one rose-madder and the other light golden."
4. Pogson filed his observations of the 1868 eclipse with the local Indian government, but his report wasn't published. (Biman B. Nath, The Story of Helium and the Birth of Astrophysics (New York, New York: Springer, 2013), p. 8.) Nevertheless, Lockyer quoted from his report. From p. 320 of Lockyer, J. Norman (1896) "The story of helium. Prologue," Nature, 53 : 319–322 : "Pogson, in referring to the eclipse of 1868, said that the yellow line was "at D, or near D." "
5. Lieutenant John Herschel (1868) "Account of the solar eclipse of 1868, as seen at Jamkandi in the Bombay Presidency," Proceedings of the Royal Society of London, 17 : 104–120. From p. 113: As the moment of the total solar eclipse approached, " … I recorded an increasing brilliancy in the spectrum in the neighborhood of D, so great in fact as to prevent any measurement of that line till an opportune cloud moderated the light. I am not prepared to offer any explanation of this." From p. 117: "I also consider that there can be no question that the ORANGE LINE was identical with D, so far as the capacity of the instrument to establish any such identity is concerned."
6. In his initial report to the French Academy of Sciences about the 1868 eclipse, Janssen made no mention of a yellow line in the solar spectrum. See: Janssen (1868) "Indication de quelques-uns des résultats obtenus à Cocanada, pendant l'éclipse du mois d'août dernier, et à la suite de cette éclipse" (Information on some of the results obtained at Cocanada, during the eclipse of the month of last August, and following that eclipse), Comptes rendus … , 67 : 838–839. Wheeler M. Sears, Helium: The Disappearing Element (Heidelberg, Germany: Springer, 2015), p. 44. Françoise Launay with Storm Dunlop, trans., The Astronomer Jules Janssen: A Globetrotter of Celestial Physics (Heidelberg, Germany: Springer, 2012), p. 45. However, subsequently, in an unpublished letter of 19 December 1868 to Charles Sainte-Claire Deville, Janssen asked Deville to inform the French Academy of Sciences that : "Several observers have claimed the bright D line as forming part of the spectrum of the prominences on 18 August. The bright yellow line did indeed lie very close to D, but the light was more refrangible [i.e., of shorter wavelength] than those of the D lines. My subsequent studies of the Sun have shown the accuracy of what I state here." (See: (Launay, 2012), p. 45.)
7. Solid Helium. Department of Physics University of Alberta (2005-10-05). Arkivita el la originalo je 31-a de majo, 2008. Alirita 2008-07-20 . (angle)
8. Grilly, E. R. (1973). “Pressure-volume-temperature relations in liquid and solid 4He”, Journal of Low Temperature Physics 11 (1–2), p. 33–52. doi:10.1007/BF00655035. Bibkodo:1973JLTP...11...33G. 189850188.  (angle)
9. (1979) “Solidification of helium, at room temperature under high pressure”, Journal de Physique Lettres 40 (13), p. 307–308. doi:10.1051/jphyslet:019790040013030700. 40164915.  (angle)

Vidu ankaŭ

• Izotopoj de heliumo
• Kemio
• Listo de kemiaj elementoj laŭ nomo
• Listo de kemiaj elementoj laŭ simbolo
• Listo de kemiaj elementoj laŭ atomnumero
• Perioda tabelo

Eksteraj ligiloj

• Kategorio Heliumo en la Vikimedia Komunejo (Multrimedaj datumoj)

• http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/He.html
• http://www.webelements.com/webelements/elements/text/He/key.html
• http://www.webelements.com/webelements/elements/text/He/index.html
• http://education.jlab.org/itselemental/ele002.html