Helium is een van de meest veelzijdige natuurlijke elementen in de staalindustrie en in de medische wetenschap is het nuttig bij de werking van nucleaire diagnostische apparaten. Het speelt ook een belangrijke rol in de ruimtevaart, bij de werking van stralingsmonitors en telescopen.
Wat is helium?
Dit gas is 7 keer lichter dan lucht, heeft geen smaak of geur en is kleurloos. Het wordt gesuspendeerd in lage concentraties van slechts 5 ppm. Het is inert, dat wil zeggen het reageert niet (op enkele uitzonderingen na), het is minder oplosbaar in vloeistoffen dan andere gassen en het is niet brandbaar. Het kookpunt is het laagste van de chemische elementen, bovendien bevriest het niet en stolt het alleen onder sterke druk. Na waterstof is het de meest voorkomende stof in het heelal.
Helium-symbool
Het is een gasvormig chemisch element en maakt deel uit van groep O. Het werd vastgesteld als monatomisch met nummer 2 en standaardgewicht 4.0026. Helium bezet in het periodiek systeem de 18e plaats naast waterstof, maar wordt in het p-blok geïdentificeerd als een edelgas omdat het een volledig energieniveau heeft.
Kenmerken van helium
Het is een gas waarvan de typen zeer bijzonder zijn en die hieronder worden beschreven:
- Chemische reactiviteit : Laag of zelfs nul omdat de laatste elektronische laag compleet is.
- Smelten en koken : De soortelijke warmte is erg hoog en de damp is erg dicht, hij zet snel uit bij kamertemperatuur.
- Toestand : Meestal gasvormig.
- Modificaties : Het kan kristalliseren onder een druk van -248,15°C en vloeibaar worden bij zeer specifieke temperaturen.
- Temperatuur : 1 atm en 0°C omdat de deeltjes geen interactie hebben.
- Kritisch punt : 5,19 K.
- Volume : Alleen in 3He en 4He vaste stoffen bij toenemende druk.
Chemische en fysische eigenschappen van helium
- Atoomnummer : 2
- Covalente straal (Å): 0,93
- Elektronische configuratie: 1 s²
- Atoommassa (g/mol): 4,0026
- Eerste ionisatievermogen (eV): 24,73
- Relatieve dichtheid ten opzichte van lucht: 0,138 (15ºC)
- Kookpunt: -268,9°C (4,22 K)
- Smeltpunt: -272,2°C (0,95K) (26 atm)
- Gewone toestand: gas
- Verdampingsenthalpie: 0,0835 kJ/mol
- Smeltenthalpie: 5,23 Kj/mol
- Geluidssnelheid: 970 m/s bij 293,15 K
- Molecuulgewicht: 4,00026 g/mol
Oorsprong van helium
Het woord voor dit element komt van het Griekse Helios, wat zon betekent. Het werd in 1868 ontdekt in het spectrum van de zonnecorona, terwijl er een zonsverduistering plaatsvond. Astronomen Pierre Janssen en Norman Lockyer, uit Engeland en Zweden, bevestigden het bestaan ervan door een gele lijn boven India op te merken.
In 1895 werd het gasvormige element Helium ontdekt en op aarde geïsoleerd door de scheikundige William Ramsay, dankzij de verzameling van claveiet (uraniumerts), dat reageert met bepaalde anorganische zuren. William Crookes en Lockyer van hun kant bevestigden het nieuwe element met een golflengte van 587,49 nm. Bijna tegelijkertijd slaagden de scheikundigen Per Theodor Cleve en Nils Langlet erin het onafhankelijk van claveiet te isoleren.
Waar wordt helium voor gebruikt?
Het heeft meerdere toepassingen, van de grootste tot de alledaagse, zelfs als je het niet merkt. Het wordt over het algemeen gebruikt in de volgende gebieden:
Wetenschap en technologie
Het is gebruikt om microscopen en supergeleidende magneten te bouwen, magnetische resonantiebeelden te maken en heeft toepassingen in de nanotechnologie.
Lucht- en ruimtevaartactiviteit
Met dit element worden satellietonderdelen onderhouden, brandstof geproduceerd en raketmotoren gereinigd. Bovendien werd het gebruikt om vloeibare waterstof en zuurstof op NASA’s Apollo-ruimtevaartuig te koelen.
Kernenergie
Sommige landen, zoals China, willen zonne-energie of kernfusie reproduceren, waarbij helium een leidende rol speelt. Het doel is om schone en vrijwel onuitputtelijke energie te creëren. Ze hebben al een zeer geavanceerd apparaat of tokamak, bekend als HL-2M, dat wil zeggen een kunstmatige zon.
Industrieel gebruik
Het wordt gebruikt om lekken te ontdekken met behulp van druk-, vacuüm- en ultravacuümtechnieken wanneer hydraulische onderdompeling of druktesten niet voldoende zijn. Het wordt ook veel gebruikt bij booglassen, zoals argon, omdat het inert is.
Het hoge ionisatievermogen zorgt voor een grotere warmte-inbreng, waardoor Ar/He-mengsels mogelijk zijn bij het lassen van aluminium en andere dikke materialen. Aan de andere kant is het ook een beschermend gas bij de productie van germanium-, silicium-, titanium- en zirkoniumkristallen.
Alledaagse leven
Commerciële kassastreepjescodes zijn gemaakt van helium en neon. Het wordt ook gebruikt in duikflesmengsels. Daarnaast wordt het gebruikt voor het vullen van luchtschepen en de bekende feestballonnen.
Meer informatie over helium
Waar vind je helium?
Het komt uit de winning van aardgas en is dus een bijproduct daarvan. Dit gas alleen is moeilijk op te slaan en het proces is extreem duur. De producerende landen van dit element zijn de Verenigde Staten, Algerije, Qatar en Rusland.
Concluderend is helium het op één na lichtste gas ter wereld. Deze toestand markeert het als een van de natuurlijke elementen die met uitsterven worden bedreigd.