helium

Helium er det første grunnstoffet i gruppe 18 (edelgassene) i periodesystemet. Det er det minst reaktive av alle grunnstoffer, og den nest letteste av alle gasser – bare hydrogengass er lettere. Helium er uten farge, lukt og smak. Det har det laveste kokepunkt av alle stoffer: −268,9 grader celsius (°C), det vil si 4,2 kelvin.

Flytende helium har spesielle egenskaper og beskrives i en egen artikkel.

Helium er det eneste stoffet som avgir varme når det smelter, og det omdannes til et fast stoff med romsentrert kubisk struktur (se kulepakning) først under høyt trykk.

Helium er lite reaktivt, og bare én forbindelse er kjent: HeH⁺, som er ustabil. Det er også laget fullerener hvor heliumatomer sitter i hulrom.

Det lave kokepunktet skyldes at helium har de svakeste bindingene som finnes mellom atomer eller molekyler. Det samme forklarer hvorfor helium er minst løselig av alle gasser i vann, og hvorfor det generelt har en svært liten løselighet i alle løsemidler.

Helium har den høyeste varmeledningsevnen av alle gasser unntatt hydrogen. At helium også har lavest løselighet i fett gjør det til den minst helsefarlige gassen å puste inn i ved høyt trykk. Derfor brukes den til å fortynne oksygengass ved dypdykking.

Helium er den letteste av alle gasser unntatt hydrogen, noe som gjør at den sprer seg raskt. Den lave molekylvekten gjør også at lydhastigheten er større i helium enn i vanlig luft. Det er derfor man får den høye, lyse «Donald-stemmen» (heliumstemme) når man snakker etter å ha pustet inn helium. (Det frarådes å puste inn heliumgass for ofte, da det kan skade strupehodet.)

Den lave reaktiviteten gjør at helium ikke er giftig selv opp til høye trykk. Helium diffunderer svært raskt gjennom gummi, derfor er heliumballonger laget av metallfolie for å holde lenger på gassen.

Se for øvrig edelgassforbindelser.

Helium finnes i atmosfæren i bare svært små mengder. Årsaken er at de små gassatomene beveger seg med så høy fart at de raskt lekker ut av atmosfæren og ut i verdensrommet.

Helium dannes kontinuerlig i jordskorpen ved spalting av tyngre radioaktive grunnstoffer, særlig uran og thorium. Når disse spaltes, vil det sendes ut alfapartikler, det vil si ⁴He-kjerner, som så raskt tar opp elektroner og blir til heliumgass. Helium dannes derfor i uran- og thoriummineraler og kan utvinnes i små mengder ved å varme opp disse mineralene til 1000-1400 grader celsius. Hvis oppvarmingen skjer i grunnen, og mineralene er porøse, så helium slipper ut, vil gassen kunne samle seg i lommer. Helium forekommer derfor i relativt store mengder i visse naturgasser, spesielt fra kilder i USA og Canada.

Heliuminnholdet i naturgasser varierer fra 0,4 til 8 prosent. Helium blir separert ved å kondensere de andre komponentene i gassen, blir ytterligere renset ved avkjøling til enda lavere temperaturer, og til slutt blir det behandlet med aktivt kull, som fjerner de siste restene av forurensninger.

I Sola er helium til stede i langt større mengder enn på Jorden. Man regner med at Sola består av 84 prosent hydrogenatomer, 15 prosent heliumatomer og bare én prosent tyngre atomer. I universet som helhet er det anslått at helium med 23 prosent er det vanligste grunnstoffet etter hydrogen med sine 76 prosent.

I Solen og på andre stjerner omdannes hydrogen kontinuerlig gjennom fusjon til helium, og noe av dette blir omdannet videre til andre grunnstoffer. Den store andelen helium i universet er likevel først og fremst en konsekvens av big bang. Forholdet mellom helium og hydrogen i universet stemmer svært godt overens med de modellene man har for universets skapelse, og det anses som en bekreftelse av teorien.

Helium har mange bruksområder. Fordi gassen er lett og ikke brenner, brukes den i luftskip og luftballonger og i dekk på landingshjulene i store fly. Dette øker flyenes lasteevne.

Gassen brukes også som inert atmosfære i en del sveiseoperasjoner. På grunn av sin gode varmeledningsevne og at den er kjemisk inert, anvendes den som kjølegass i høytemperaturatomreaktorer. Flytende helium benyttes dessuten i magneter som brukes til MR-undersøkelser.

Med det laveste kokepunktet av alle stoffer finner helium stor anvendelse som kjølemedium, både innen forskning og teknologi, for å oppnå temperaturer nær det absolutte nullpunkt.

Oksygen-heliumblandinger, heliumluft, blir brukt av dykkere for å motvirke dykkersyke.

I 1868 observerte astronomene Sir Joseph Noman Lockyer og Pierre Jules César Janssen noen linjer i spektret av sollyset som ingen hadde funnet før. De antok at det var et nytt grunnstoff, og de oppkalte det etter den greske solguden Helios.

Som forekomst på Jorden ble helium først oppdaget i 1882 av italieneren Luigi Palmieri ved spektralanalyse av et materiale fra Vesuv. Senere påviste den amerikanske kjemikeren William Francis Hillebrand at mineralet uranitt avgav en gass når det ble løst i syre. Gassen ble i 1895 påvist å være helium av den engelske kjemikeren Sir William Ramsay og omtrent samtidig av den svenske kjemikeren Per Teodor Cleve.

Flytende helium ble først fremstilt i 1908 av Heike Kamerlingh Onnes. Den superflytende tilstanden til ⁴He ble oppdaget i 1938 av Peter Leonidovitsj Kapitza, og den til ³He ble oppdaget i 1972.

• flytende helium
• periodesystemet
• grunnstoff
• edelgassene