HELIUM

Symbol: He
Kategorie: Edelgase
Ordnungszahl: 2

Relative Atommasse: 4,002602
Schmelzpunkt: 0,95 K
Siedepunkt: 4,216 K
Dichte: 0,17 *10-3 g cm-3
Elektronegativität:
Ionisierungsenergie: 24,587 eV
Konfiguration: 1s²
Oxidationszahlen:
Atomradius: 128 pm
Ionenradius:

Der nachfolgende Artikel ist dem Lexikon der Chemie entnommen.

Helium, Symbol He, chem. Element aus der 0. bzw. VIII. Hauptgruppe des Periodensystems, der Gruppe der Edelgase; Z 2, Massenzahlen der natürlichen Isotope 4 (100 %) und 3 (0,00013 %), ferner künstliche Isotope der Massenzahlen 5, 6, 8, Atommasse 4,0026, Wertigkeit 0, D. 0,1785 g cm-3 bei 0 °C, F. -272,2 °C bei 2,6 MPa, Kp. -268,9 °C, krit. Temp. -268,93 °C, krit. Druck 0,226 MPa, krit. D. 0,069 g cm-3.

Eigenschaften von Helium

H. ist ein farb-, geruch- und geschmackloses, sehr tief siedendes, ungiftiges Gas. Es liegt stets atomar vor. Festes H. erhält man auch bei extrem tiefer Temperatur nur unter einem Druck von mindestens 2,6 MPa. Von flüssigem H. kennt man zwei Formen: He I wandelt sich bei einer Temperatur von 2,186 K und einem Druck von 0,383 MPa in die Tieftemperaturmodifikation He II um. He II zeigt eine Reihe bemerkenswerter physikalischer Eigenschaften und erhielt deshalb die Bezeichnung Supraflüssigkeit. So hat es eine etwa um den Faktor 300 höhere Leitfähigkeit als das Silber und ist damit der beste Wärmeleitet, den man kennt, He II hat eine außerordentlich geringe Viskosität, d.h., daß es praktisch ohne innere Reibung fließt (suprafluider Zustand). Es vermag deshalb durch dünne Kapillaren oder Schlitze mit weitaus höherer Geschwindigkeit zu strömen, als dies gasförmiges H. könnte. H. ist außerordentlich reaktionsträge; die bekannten Verbindungen des H. sind wenig stabil: He2+, He @ C60 ("@" bedeutet, dass das He im C60-Käfig sitzt). HeBeO wurde als stabil vorhergesagt, bisher aber nicht nachgewiesen.

Analytisches zu Helium

Infolge der Reaktionsträgheit kommen zur analytischen Bestimmung des H. nur physikalische Methoden in Betracht. Zur Abtrennung bedient man sich Diffusions- und Adsorptionstechniken, besonders vorteilhaft der Gaschromatographie. Zur Identifizierung bietet sich vor allem die Spektralanalyse an.

Vorkommen von Helium

H. ist am Aufbau der Erdkruste zu 4·10-7% , an der Zusammensetzung der Luft zu 0,00046 % beteiligt. In hohen Atmosphärenschichten ist der Heliumgehalt höher. Erdgase enthalten oft beträchtliche Volumenanteile H., in Einzelfällen mehr als 10 Vol.-% Auch in einigen Mineralen ist H. als Produkt radioaktiver Zerfallsprodukte enthalten. Aus dem Heliumgehalt dieser Minerale kann bei der physikalischen Altersbestimmung auf deren Alter geschlossen werden. Auch in der Sonne und den Fixsternen lässt sich H. nachweisen. Dort bildet es sich durch Verschmelzen von Wasserstoffkernen. Dieser Vorgang ist die Grundlage für die Erzeugung der Sonnenenergie. Im Weltall ist H. nach dem Wasserstoff das zweithäufigste Element.

Gewinnung von Helium

Ausgangsbasis zur wirtschaftlichen Heliumgewinnung sind heliumreiche Erdgase.

Verwendung von Helium

Früher wurde H. als Trägergas für Luftschiffe verwendet, da der Auftrieb des H. 92 % von dem des Wasserstoffs beträgt und H. den großen Vorteil hat, nicht brennbar zu sein. Außerdem ist bei H. die Diffusion geringer als bei Wasserstoff. Man benutzt es darüber hinaus als Trägergas zur Dotierung von Halbleitermaterialien und in der Gaschromatographie. Flüssiges H. dient als Kühlmittel z.B. in Anlagen mit supraleitenden Bauteilen. Interessant ist die Verwendung des H. zur Herstellung eines Gemisches aus 21 % Sauerstoff und 79 % H. als Atemluft für Tiefseetaucher. Der Vorteil besteht darin, dass H. im Blut weniger leicht löslich ist als Stickstoff und so bei der Druckentlastung die Taucherkrankheit, eine Luftembolie, ausbleibt. Asthmatiker können in Heliumluft besser atmen, da der zum Durchströmen der Lungen notwendige Druck nur halb so groß ist wie bei der normalen Luft.

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