なぜヘリウムが希ガスなのでしょうか? (+ 知っておくべき 3 つのこと)

ヘリウムは、外側の電子殻が完全に満たされており、非常に安定で非反応性であるため、希ガスです。言い換えれば、2 つの電子を備えた完全な価数の殻を持ち、他の原子と化学結合を形成する傾向が非常に低くなります。

まあ、それは単純な答えでした。ただし、このトピックについては、コンセプトを明確にするために知っておくべきことがいくつかあります。

それでは早速本題に入りましょう。

ヘリウムは完全な最外電子殻を持ち、安定で非反応性であるため、希ガスです。
ヘリウムは、原子サイズが小さく電子親和力が低いため、すべての希ガスの中で最も安定しています。
ヘリウムは非常に不活性ですが、特定の条件下では他の原子または分子と弱い相互作用を形成することがあります。
ヘリウムは不活性で非反応性であるため、冷却、溶接、漏れ検出、ガスクロマトグラフィー、気球、スキューバダイビングなど、幅広い産業および科学用途で役立ちます。海洋および宇宙探査。

説明: ヘリウムはなぜ希ガスなのでしょうか?

ヘリウムは、その最も外側の電子殻が 2 つの電子で完全に満たされており、非常に安定で非反応性であるため、希ガスです。

元素の原子は、電子を獲得したり、失ったり、共有したりして、最も外側の電子殻を満たし、安定性を達成する傾向があります。

ヘリウムはすでに完全な最外電子殻を持っているため、安定性を得るために他の原子と化学結合を形成する必要はありません。このため、ヘリウムは非常に反応性の低い、または不活性なガスになります。

言い換えれば、ヘリウムの電子は、原子がその構成に満足できるように配置されており、より安定するために他の原子と電子を共有したり交換したりする必要がありません。

このため、ヘリウムが他の元素と結合して化合物を形成する可能性は非常に低く、そのためヘリウムは希ガスとみなされます。

要約すると、ヘリウムは電子配置が非常に安定しているため、稀な非反応性ガスです。つまり、より安定にするために他の原子と化学結合を形成する必要がありません。

ヘリウムは周期表の希ガス族の最初の元素であり、すべての希ガスの中で最も安定であることが知られています。実際、希ガスの中で最も原子サイズが小さく、電子親和力が最も低く、不活性性が高く、非反応性です。

ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドンなどの他の希ガスも、完全に外側の電子殻により安定した電子配置を持っています。

ただし、グループがヘリウムからラドンに下るにつれて、原子サイズは増加し、電子親和力はより負になります。

これは、外側の電子が原子核から遠く離れているため、他の原子に引き寄せられやすく、希ガスの反応性が高くなることを意味します。

ヘリウムは希ガスの中で最も安定していますが、完全に不活性ではなく、特定の条件下では他の原子または分子と弱い相互作用を形成する可能性があります。

たとえば、ヘリウムは他の原子または分子と弱いファンデルワールス力を形成する可能性があり、これは電子密度の変動によって生じる引力であることが発見されました。

全体として、ヘリウムは原子サイズが小さく電子親和力が低いため、希ガスの中で最も安定しており、非常に不活性で非反応性です。

ただし、完全に不活性ではなく、他の原子または分子と弱い相互作用を形成する可能性があります。

ヘリウムは不活性で非反応性であるため、幅広い産業および科学用途に役立ちます。ヘリウムの一般的な用途には次のようなものがあります。

冷却剤として:ヘリウムは沸点が低く熱伝導率が高いため、原子炉や MRI 装置などのさまざまな産業用途に理想的な冷却剤です。
溶接:ヘリウムは溶接を弱める可能性のある酸化物や窒化物の形成を防ぐ不活性雰囲気を提供するため、溶接プロセスでよく使用されます。
漏れ検出:ヘリウムは小さな分子であり、小さな漏れにも容易に侵入できるため、冷凍、空調、ガスパイプラインなどのさまざまなシステムの漏れを検出するのに役立ちます。
ガスクロマトグラフィー:ヘリウムは原子量が低く慣性が低いため、化学物質の複雑な混合物を分離して分析する分析化学で使用される技術であるガスクロマトグラフィーにとって理想的なキャリアガスです。
風船の場合:ヘリウムは低密度で毒性がないため、気球、飛行船、その他の空気より軽い乗り物の充填に最適です。
スキューバダイビング:窒素麻酔や減圧症のリスクを軽減するため、ヘリウムはスキューバダイビングの呼吸混合物の成分として使用されることがあります。
宇宙探査:ヘリウムは、極低温で動作する宇宙望遠鏡やその他の機器の冷却剤として使用されます。

全体として、ヘリウムは不活性で非反応性であるため、さまざまな重要な用途において貴重な資源となっています。