helium

Heliumballonger

Pierrot46/iStockphoto. Gjengitt med tillatelse

Helium er et grunnstoff som er en gass ved romtemperatur. Heliumgass brenner ikke og består av molekyler som er bare ett atom. Symbolet for helium er He. Helium er en edelgass.

To stabile isotoper av helium er kjent: 3He og 4He. I naturen er all helium 4He, mens 3He har blitt fremstilt i en kjernereaktor fra 1950. Stoffer som består av en isotop kan derfor studeres hver for seg.

Helium er det første grunnstoffet i gruppe 18 (edelgassene) i periodesystemet. Det er det minst reaktive av alle grunnstoffer, og det 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 °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 ustabil forbindelse er kjent: HeH+. Det er også laget fullerener hvor heliumatomer sitter i hulrom.

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

Helium har den høyeste varmeledningsevnen av alle gasser, unntatt hydrogen. At helium også har den laveste løseligheten 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 gassen 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 diffundere 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 meget små mengder. Årsaken er at de små gassatomene beveger seg med så høy fart at de meget 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 de 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 til 1000-1400 oC. Hvis oppvarmingen skjer i grunnen, og mineralene er porøse så helium slipper ut, vil gassen kunne bli samlet seg i gasslommer. Helium forekommer derfor i relativt store mengder i visse naturgasser, spesielt fra kilder i USA og Canada.

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

I Solen er helium til stede i langt større mengder enn på Jorden. Man regner med at Solen består av 84 prosent hydrogenatomer, 15 prosent heliumatomer og bare 1 prosent tyngre atomer. I universet som helhet er det anslått at helium med 23 prosent er det hyppigste grunnstoffet etter hydrogen (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 meget godt overens med de modellene man har for universets skapelse, og det anses som en bekreftelse av teorien.

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

Gassen brukes også som inert atmosfære i visse 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.

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. (Se også dykking.)

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 L. Palmieri ved spektralanalyse av et materiale fra Vesuv. Senere påviste den amerikanske kjemikeren W. F. Hillebrand at uranmineralet 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 P. Kapitza og den til 3He i 1972.

Navn Helium
Kjemisk symbol He
Atomnummer 2
Atomvekt 4,00260
Smeltepunkt -272,1 °C (25 atm)
Kokepunkt -268,935 °C (25 atm)
Tetthet 0,1785·10-3g/cm3(0 °C, 1 atm)
Oksidasjonstall -
Elektronkonfigurasjon 1s2

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

8. februar 2012 skrev Sam Sam

Rettelse:Under Forekomst, fremstilling - andre avsnitt skal det stå fusjon, og ikke fisjon i følgende setning: "I Solen og på andre stjerner omdannes hydrogen kontinuerlig gjennom fisjon til helium, og noe av dette blir omdannet videre til andre grunnstoffer."PS! Lette stoffer fusjoneres, mens tyngre stoffer fisjoneres

25. mars 2014 skrev Svein Askheim

Feil i denne artikkelen er fremdeles ikke rettet.

Har du spørsmål om eller kommentarer til artikkelen?

Kommentaren din vil bli publisert under artikkelen, og fagansvarlig eller redaktør vil svare når de har mulighet.

Du må være logget inn for å kommentere.