Strona korzysta z plików cookies w celu realizacji usług i zgodnie z polityką plików cookies.
Możesz określić warunki przechowywania lub dostępu do plików cookies w Twojej przeglądarce.

Hel

Wstęp

Hel jest pierwiastkiem chemicznym o liczbie atomowej 2, znajdującym się w 18 (VIIIA) grupie układu okresowego pierwiastków (grupa helowców, gazów szlachetnych). Helowce wykazują najmniejszą aktywność chemiczną spośród wszystkich znanych pierwiastków. Właściwość ta związana jest trwałością konfiguracji elektronowej 1s2 helu oraz konfiguracji elektronowej ns2p6 dalszych helowców.

Symbol He
Nazwa w jęz. angielskim helium
Nazwa w jęz. łacińskim helium
Stan skupienia gaz
Charakter chemiczny gaz szlachetny
Liczba atomowa 2
Masa atomowa [u] 4,00260
Numer grupy, okres, blok energetyczny 18 (VIIIA), 1, p
Wartościowość 0
Konfiguracja elektronowa uproszczona 1s2
Elektroujemność wg Paulinga -
Temperatura topnienia [oC] (pod ciśnieniem 26 atm.)
-272,05
Temperatura wrzenia [oC]
-268,93
Gęstość  [g/cm3] 0,00018


Odkrycie

Hel został odkryty 18 sierpnia 1868 r. przez Janssena i Lockyera metodą spektroskopową w widmie Słońca podczas zaćmienia obserwowanego z terytorium Indii. Dopiero w 1895 r. William Ramsay wydzielił go z rudy uranowej, gdzie hel gromadzi się jako produkt przemian promieniotwórczych w postaci gazu okludowanego w ciele stałym i wydzielającego się podczas ogrzewania.

Występowanie w przyrodzie i otrzymywanie

Hel znajduje się na drugim miejscu po wodorze pod względem rozpowszechnienia we Wszechświecie. Zawartość helu w zewnętrznych strefach Ziemi wynosi 7 · 10-9% wag. Hel na Ziemie występuje głównie w atmosferze, zawartość
w suchym powietrzu wynosi 0,00046%. Spotykany jest również w gazach ziemnych (do 10%), rudach uranowych.
Surowcem, z którego otrzymuje się hel jest powietrze (przeróbka skroplonego powietrza). Jednak na skalę przemysłową hel otrzymuje się z gazu ziemnego.

Właściwości fizyczne i chemiczne

Hel jest gazem, bez smaku i zapachu, 7 razy lżejszym od powietrza i bardzo słabo rozpuszczalnym w wodzie. Wykazuje najniższą temperaturę topnienia i wrzenia spośród wszystkich znanych pierwiastków. Skroplony hel występuje w 2 odmianach oznaczanych jako hel I i hel II. Poniżej temp. wrzenia trwały jest hel I o właściwościach zwykłej cieczy, który w temp. -270,9oC i pod ciśnieniem 1 atm przechodzi w hel II. Hel II charakteryzuje się małą lepkością oraz wysokim przewodnictwem cieplnym (800 razy wyższym od przewodnictwa miedzi w temp. pokojowej).
Hel jest gazem o jednoatomowych cząsteczkach, biernym chemicznie. Hel nie może tworzyć żadnych trwałych połączeń chemicznych.

Zastosowanie

Hel służy do napełniania balonów, jego zdolność nośna jest nieco gorsza od wodoru ale nie jest palny i znacznie wolniej niż wodór dyfunduje przez powłokę balonu. Powietrze helowe, czyli mieszanina tlenu z helem (zamiast azotu) stosowana jest do oddychania pod wodą. Przy podwyższonym ciśnieniu pod którym pracuje nurek, hel rozpuszcza się we krwi w znacznie mniejszym stopniu niż azot, który w przypadku zbyt szybkiej zmiany ciśnienia wydziela się w postaci banieczek, które zamykają naczynia krwionośne.  Hel jako gaz skraplający się w najniższej temp. wykorzystywany jest również w laboratoriach do uzyskiwania niskich temperatur. Używany jest również do napełniania termometrów gazowych i lamp jarzeniowych. W przypadku gdy przez rozrzedzony hel przepuszcza się wyładowanie elektryczne emitowane jest żółte światło. Zjawisko to wykorzystuje się m.in. w "neonowych" reklamach świetlnych.

Izotopy

Znane sa trzy izotopy helu: 3He, 4He, 6He. W przyrodzie występują dwa trwałe izotopy: 4He i 3He i ich stosunkowy skład nie jest stały, zależy od tego z jakiego źródła pochodzi. W mieszaninie jednak zawsze przeważa 4He. Zawartość 3He w mieszaninie otrzymanej z powietrza wynosi 1,2 · 10-7%, z gazów ziemnych (0,2-120) · 10-7%.  Izotop 6He jest nietrwały (rozpad β, T1/2= 0,8 s) i powstaje zwykle podczas bombardowania 9Be neutronami.