Hel (pierwiastek)

Hel
wodór ← hel → –
– ↑ He ↓ Ne 2 He
Wygląd
bezbarwny
hel świecący w silnym polu elektrycznym
Widmo emisyjne helu
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.	hel, He, 2 (łac. helium)
Grupa, okres, blok	18 (VIIIA), 1, s
Stopień utlenienia	0
Właściwości metaliczne	gaz szlachetny
Masa atomowa	4,002602 u
Stan skupienia	gazowy
Gęstość	0,1785 kg/m³
Temperatura wrzenia	−268,93 °C
Numer CAS	7440-59-7
PubChem	23987
Właściwości atomowe Promień • atomowy • walencyjny • van der Waalsa 31 pm 28 pm 140 pm Konfiguracja elektronowa 1s2 Zapełnienie powłok 2 Elektroujemność • w skali Allreda 5,50 Potencjały jonizacyjne I 2372,3 kJ/mol II 5250,5 kJ/mol
Właściwości fizyczne Punkt krytyczny −267,96 °C Ciepło parowania 0,0845 kJ/mol Ciepło topnienia 5,23 kJ/mol Ciepło właściwe 5193 J/(kg·K) Przewodność cieplna 0,152 W/(m·K) Układ krystalograficzny heksagonalny Prędkość dźwięku 970 m/s (298,15 K) Objętość molowa 21,0×10−6 m³/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 6Li 8He {syn.} 122 ms β− 10,65 8Li
Niebezpieczeństwa MSDS Zewnętrzne dane MSDS Zagrożenia (GHS) wg MSDS Uwaga Zwroty H H280 Zwroty EUH brak zwrotów EUH Zwroty P P410+P403 Numer RTECS MH6520000
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)
Multimedia w Wikimedia Commons
Hasło hel w Wikisłowniku

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 pierwotnie 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 (T_½ < 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.

Hel stały

Hel jako jedyny pierwiastek pozostaje ciekły nawet w temperaturze zera bezwzględnego (pod ciśnieniem atmosferycznym) i zestala się dopiero w podwyższonym ciśnieniu. Ma najniższą temperaturę krzepnięcia spośród wszystkich pierwiastków: <0,95 K (pod ciśnieniem 26 atm). W zależności od ciśnienia hel w stanie stałym może zmieniać objętość o 30%. W temperaturze poniżej 0,2–0,4 K hel stały przechodzi przemianę fazową do formy o właściwościach nadciekłych ("hel nadstały").

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.

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 Ostrowa Wielkopolskiego.
• Przeróbka skroplonego powietrza metodą destylacji frakcjonowanej.
• Światowa produkcja helu wynosi kilkanaście tysięcy ton rocznie.

Zobacz też

• Ciekły hel