Helium

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Helium
Chemická značka	He (lat. Helium)
Atomové číslo	2
Stabilní izotopy	3,4
Relativní atomová hmotnost	4,0026 amu
Elektronová konfigurace	1s2
Skupenství	Plynné
Teplota tání	-272,2 °C (0,95 K) při tlaku 2,5 MPa
Teplota varu	-268,93 °C (4,22 K)
Hustota	0,179 kg/m3

Helium, chemická značka He, (lat. Helium) je plynný chemický prvek, patřící mezi vzácné plyny a tvořící druhou nejvíce zastoupenou složku vesmírné hmoty.

Obsah 1 Základní fyzikálně - chemické vlastnosti 2 Výskyt v přírodě 3 Využití 4 Supratekutost

[editovat] Základní fyzikálně - chemické vlastnosti

Bezbarvý plyn, bez chuti a zápachu, chemicky zcela inertní - nejsou známy žádné chemické sloučeniny helia.

Helium je jediná látka, která při nízkých teplotách a normálním tlaku zůstává kapalná až k teplotě absolutní nuly. Helium má také ze všech známých látek nejnižší bod varu.

[editovat] Výskyt v přírodě

Helium je na Zemi přítomno jen velmi vzácně. V zemské atmosféře se vyskytuje jen ve vyšších vrstvách a díky své mimořádně nízké hmotnosti postupně z atmosféry vyprchává do meziplanetárního prostoru.

V menším množství se nachází v zemním plynu, z něhož se také získává vymrazováním. Vzácně vyvěrá helium i trhlin v zemi, nejznámější oblasti těchto vývěrů leží ve Skalistých horách v USA. Předpokládá se, že veškeré toto helium je produktem jaderného rozpadu prvků v zemské kůře.

Ve vesmírném měřítku je helium druhým nejvíce zastoupeným prvkem. Vyskytuje se především všech svítících hvězdách, kde je jedním z mezistupňů termonukleární syntézy, jež je podle současných teorií základním energetických zdrojem ve Vesmíru. Tvoří přibližně 25% hmoty okolního pozorovatelného Vesmíru.

Samotný objev helia byl učiněn zkoumáním spektra sluneční korony, kdy v roce 1868 francouzský astronom Pierre Janssen objevil neznámé spektrální linie, které byly přiřazeny doposud neznámému prvku, pojmenovaném po starořeckém bohu Slunce, Héliovi. Teprve v roce 1895 se britskému chemikovi Williamu Ramsayovi podařilo izolovat plynné helium na Zemi.

[editovat] Využití

Vzhledem ke své extrémně nízké hustotě a inertnímu chování se helium používá k plnění balónů a vzducholodí jako náhrada hořlavého vodíku. Značnou nevýhodou je zde ovšem jeho poměrně vysoká cena. Navíc má atom helia velmi malý průměr, snadno difunduje i skrze pevné materiály a dochází tak ke ztrátám.

Směsí helia, kyslíku a dusíku se plní tlakové láhve s dýchací směsí, určenou pro potápění do velkých hloubek. Na rozdíl od dusíku totiž ani pod velkým tlakem nezpůsobuje tzv.hloubkové opojení, takže potápěč je schopen pracovat ve velkých hloubkách i přes 300 metrů. Zároveň omezuje vznik otravy kyslíkem a současně zmenšuje riziko kesonové nemoci, která vzniká při rychlém výstupu potápěče na hladinu uvolněním bublinek plynného dusíku v krvi s možností mechanického poškození různých tkání.

Helium se také používá jako nosný plyn pro kapilární plynovou chromatografii s hmotově spektrometrickou detekcí. Další aplikací v oboru analytické chemie je rentgenová fluorescence, kde tvoří ochrannou atmosféru mezi zdrojem záření a vzorkem a zabraňuje tak pohlcování fotonů rentgenova záření argonem ze vzduchu.

Mimořádně nízká teplota varu předurčuje kapalné helium jako jedno ze základních médií pro kryogenní techniky, především pro výzkum i praktické využití supravodivosti různých materiálů.

Nízká viskozita je důvodem pro použití hélia ve stirlingově motoru.

[editovat] Supratekutost

S heliem je spojen zajímavý fyzikální úkaz, zvaný supratekutost. Kapalné helium se totiž vyskytuje ve dvou formách – helium I při teplotách 2,1768 – 4,21 K a helium II při teplotách nižších než 2,1768 K (tzv. lambda bod).

Zatímco helium I se chová jako běžné tekutiny, vykazuje helium II velmi neobvyklé vlastnosti. Především nemá tato kapalina prakticky žádné vnitřní tření, a proto teče nesmírně rychle, ale dokonce díky kapilárnímu jevu přetéká stěny nádob, ve kterých je uchováno a vytéká horním koncem do něj ponořené kapiláry (jev zvaný fontánový efekt), což budí zdání, jako by helium II nebylo vůbec ovlivněno gravitací.

Navíc má supratekuté helium největší tepelnou vodivost ze všech doposud známých látek.