הליום

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

מימן - הליום -
 

He
Ne  
 
 

כללי
מספר אטומי 2
סמל כימי He
סדרה כימית גזים אצילים
צפיפות 0.1785 kg/m3
מראה חסר צבע
תכונות אטומיות
משקל אטומי 4.002602 amu
רדיוס ואן דר ולס 140 pm
רמות אנרגיה 2
תכונות פיזיקליות
מצב צבירה בטמפ' החדר גז
טמפרטורת התכה 272.2-°C
טמפרטורת רתיחה 268.9-°C
לחץ אדים Pa ב °K
מהירות הקול מטר לשנייה ב°K
שונות
אלקטרושליליות
קיבול חום סגולי 5193 J/(kg·K)
מוליכות חשמלית /m·Ω
מוליכות תרמית 0.152 W/(m·K)
אנרגיית יינון ראשונה 745.5 kJ/mol

הליום הוא יסוד כימי המצוי בטבע בצורת גז חד אטומי, בהיותו גז אציל. ההליום מסומל כ־He ומספרו האטומי 2. הליום הוא גז חסר צבע ונטול ריח. נקודת רתיחו היא הנמוכה ביותר, והוא יכול להתמצק רק תחת לחץ רב. ההליום הוא היסוד השני הכי נפוץ ביקום אחרי מימן. בשל היות ההליום קל מהאוויר, משתמשים בו למילוי בלונים וספינות אוויר.

תוכן עניינים

[עריכה] מידע כללי

הליום נוזלי מטפס לתוך מבחנה
הגדל
הליום נוזלי מטפס לתוך מבחנה

הליום הוא גז חסר צבע וריח ובעל קיבול חום סגולי גבוה מאוד. ההליום אינו מסוכן לאדם, והוא היסוד הכי פחות פעיל מכל היסודות. בתנאי החדר, הליום מתנהג בדומה לגז אידאלי. הליום מסוגל ליצור תרכובות בלתי יציבות עם טונגסטן, יוד, פלואור, גופרית וזרחן כשמופגז באלקטרונים. בצורה זו יוצרו התרכובות HeNe, HeF2, WHe2 והיונים He2+, HeH+ וHeD+ (כאשר D הוא דאוטריום) הופקו בצורה זו. בתנאי לחץ וטמפרטורה רגילים הליום קיים רק כמולקולה חד אטומית במצב צבירה גז.

להליום יש את נקודת ההיתוך הנמוכה ביותר והוא הנוזל היחיד שלא יכול לההפך למוצק, גם אם יורידו את הטמפרטורה שלו; ישאר נוזל כל הדרך לאפס המוחלט בלחץ רגיל (הוא יכול להפוך למוצק רק אם מעלים את הלחץ). הליום מוצק הוא חסר צבע, כמעט בלתי נראה ודחוס מאוד.

כאשר מקררים את ההליום לטמפרטורה שמתחת ל-K 2.175 הופך ההליום לנוזל על (superfluid) ומשנה את תכונותיו, הוא נע ללא חיכוך, צמיגותו נהיית נמוכה, ומוליכות חום גבוהה, היכולת לזרום במדרון עולה וחדירות דרך פתחים זעירים (מצב זה נקרא גם Helium II).

להליום II יכולת "זחילה". כאשר, לדוגמה, נטבלת בו מבחנה, הוא "מטפס" עליה ונכנס לתוכה. הליום נוזלי יטפס על משטחים ויעבור דרך חורים זעירים עד שיגיע למקום מספיק חם ויתנדף.

[עריכה] שימושים

ספינות אוויר ובלונים מנופחים עם הליום בגלל שהוא קל מהאוויר (מטר מעוקב של הליום יכול להרים 1 קילוגרם). הליום מועדף על מימן בספינות אוויר למרות שהוא יותר יקר ופחות יעיל (92.64% מכוחו של המימן) מכיוון שהוא אינו דליק. שימושים נוספים:

ספינת אוויר שנופחה בהליום
הגדל
ספינת אוויר שנופחה בהליום

[עריכה] היסטוריה

הליום (ביוונית "הליוס" פירושו "השמש") נתגלה על ידי האסטרונום הצרפתי פייר ג'ול סיזר ינס ועל ידי נורמן לוקר שעבדו כל אחד באופן עצמאי ב־1868. שניהם התבוננו בשמש בעת ליקוי חמה והספקטרוסקופים שלהם הראו קו צהוב בלתי מוכר. ההליום בודד לראשונה על ידי הכימאי האנגלי ויליאם ראמזי ב־1895 מהמינרל קלוואיט ונתגלה באופן סופי כי הליום אינו מתכת.

ב־1907 ארנסט רתרפורד ותומס רוידס גילו שחלקיקי אלפא הם גרעיני הליום. ב־1908 הפיזיקאי ההולנדי קמרלינג אונס ייצר לראשונה הליום נוזלי על ידי קירור הגז ל-0.9K, דבר שזיכה אותו בפרס נובל לפיזיקה.

[עריכה] צורה בטבע

הליום הוא היסוד השני הכי נפוץ ביקום (אחרי מימן) והוא מהווה 23% ממסת כל החומר ביקום (לא כולל חומר אפל ואנרגיה אפלה). הליום מרוכז בכוכבים (במיוחד בכוכבים חמים) והוא נוצר בהם בתהליך היתוך גרעיני מאטומי מימן כחלק ממחזור הפרוטון-פרוטון בתהליכים תרמוגרעיניים. על פי תיאורית המפץ הגדול, רוב ההליום ביקום נוצר בשלוש הדקות הראשונות של המפץ הגדול.

באטמוספירת כדור הארץ הליום נמצא בריכוז זעום (5.2 חלקיקים ממיליון) בעיקר בגלל שהוא מסוגל "לברוח" מהאטמוספירה אל החלל. הליום הוא היסוד ה-71 הכי נפוץ בקרום כדור הארץ.

מקור ההליום בכדור הארץ הוא בדעיכה רדיואקטיבית של יסודות כמו אורניום וראדון. בהתפרקות אלפא נפלטים מהגרעין חלקיקי אלפא שבנויים משני פרוטונים ושני נויטרונים (שהם למעשה He2+). חיישובים העלו שכל 1.6 קילומטר מרובע יוצר 15 סנטימטר מעוקב הליום כל שנה.

[עריכה] אמצעי זהירות

הליום טבעי בתנאי החדר הוא לא רעיל ואין לו תפקיד ביולוגי בגוף האדם. הוא נמצא בכמויות זעירות בדם.

כאשר אדם שואף לריאותיו הליום מתוך בלון, קולו נהייה דק וצורמני. זאת מכיוון שהליום קל יותר מהאוויר שאנו נושמים בדרך כלל, ולכן מיתרי הקול שלנו רועדים מהר יותר בסביבתו. רפלקס הנשימה שלנו אינו מגורה מכמויות החמצן בדמנו, אלא מכמויות הפחמן דו חמצני. לכן מומלץ להמנע משאיפת הליום, למרות שהוא לא רעיל. במקרים קיצוניים יכול להגרם חנק בעקבות שאיפת הליום.

[עריכה] קישורים חיצוניים