Ugrás a tartalomhoz

hélium

A Wikiszótárból, a nyitott szótárból
Helium, 2He
A clear tube with a red light emanating from it
Helium
Pronunciation/ˈhiːliəm/ ⓘ ​(HEE-lee-əm)
Appearancecolorless gas, exhibiting a gray, cloudy glow (or reddish-orange if an especially high voltage is used) when placed in an electric field
Standard atomic weight Ar°(He)
Helium in the periodic table
Hydrogen Helium
Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon
Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon
Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon
Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon
Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
 –
↑
He
↓
Ne
hydrogen ← helium → lithium
Atomic number (Z)2
Groupgroup 18 (noble gases)
Periodperiod 1
Block  s-block
Electron configuration1s2
Electrons per shell2
Physical properties
Phase at STPgas
Boiling point4.222 K ​(−268.928 °C, ​−452.070 °F)
Density (at STP)0.1786 g/L
when liquid (at b.p.)0.125 g/cm3
Triple point2.177 K, ​5.043 kPa
Critical point5.1953 K, 0.22746 MPa
Heat of fusion0.0138 kJ/mol
Heat of vaporization0.0829 kJ/mol
Molar heat capacity20.78 J/(mol·K)
Vapor pressure (defined by ITS-90)
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
at T (K)     1.23 1.67 2.48 4.21
Atomic properties
Oxidation statescommon: (none)
ElectronegativityPauling scale: no data
Ionization energies
  • 1st: 2372.3 kJ/mol
  • 2nd: 5250.5 kJ/mol
Covalent radius28 pm
Van der Waals radius140 pm
Color lines in a spectral range
Spectral lines of helium
Other properties
Natural occurrenceprimordial
Crystal structure ​hexagonal close-packed (hcp)
Hexagonal close-packed crystal structure for helium
Thermal conductivity0.1513 W/(m⋅K)
Magnetic orderingdiamagnetic
Molar magnetic susceptibility−1.88×10−6 cm3/mol (298 K)
Speed of sound972 m/s
CAS Number7440-59-7
History
Namingafter Helios, Greek god of the Sun
DiscoveryNorman Lockyer (1868)
First isolationWilliam Ramsay, Per Teodor Cleve, Abraham Langlet (1895)
Isotopes of helium
Template:Infobox helium isotopes does not exist
Category Category: Helium
| references

Magyar

Kiejtés

  • IPA: [ ˈheːlijum]

Főnév

hélium

  1. (kémia) A periódusos rendszer 2. nemesgáz eleme. Vegyjel: He

A hélium a második legkönnyebb és második leggyakoribb elem az univerzumban. Nevét a görög héliosz (Nap) szóból kapta, mert először nem a Földön, hanem a Nap spektrumában észlelték. Egyedülálló tulajdonságai – például a szobahőmérsékleten is inert kémiai viselkedése és a rendkívül alacsony forráspontja – nélkülözhetetlenné teszik az iparban, a tudományban és az orvostechnikában.


2. Alapvető fizikai és kémiai jellemzők

Tulajdonság Érték
Vegyjel He
Rendszám 2
Relatív atomtömeg 4,0026
Elektronszerkezet 1s²
Halmazállapot (25°C-on) Gáz
Szín, szag, íz Színtelen, szagtalan, íztelen
Sűrűség (gáz, 0°C-on) 0,1786 g/L
Olvadáspont −272,2 °C (csak nagy nyomáson szilárdul meg)
Forráspont −268,93 °C (a legalacsonyabb a természetes elemek között)
Oldhatóság vízben Alacsony


3. Kémiai tulajdonságok

A hélium a nemesgázok csoportjába tartozik, és kémiailag teljesen inert a szobahőmérsékleten. Ez azt jelenti, hogy gyakorlatilag nem képez vegyületeket más elemekkel. Elektronhéja telített (1s²), így nincs szüksége elektronokra, és nem is ad le elektronokat.

Bár elméletileg magas energiájú körülmények között előállíthatók metastabil He-vegyületek (pl. egzotikus molekulák vagy klaszterek), ezek nem stabilak a normál körülmények között.


4. Előfordulás a természetben

a) Világegyetemben

A hélium a második leggyakoribb elem a világegyetemben (kb. 24%-át teszi ki a látható anyagnak). A csillagokban zajló fúziós folyamatok révén keletkezik, ahol a hidrogénmagok héliummá alakulnak:

b) A Földön

A Földön ritka, de mégis kinyerhető:

  • A földgázmezőkben fordul elő (különösen az USA, Katar, Algéria területén).
  • A hélium radioaktív bomlás (például urán-238, tórium-232) melléktermékeként jön létre és megreked a föld alatti gáztározókban.
  • A légkörben csak nyomnyi mennyiségben (kb. 5 ppm) van jelen, mivel kis tömege miatt elszökik a világűrbe.


5. Felfedezése és elnevezése

a) Napból a spektroszkóp segítségével

A héliumot 1868-ban Jules Janssen francia csillagász és Norman Lockyer angol fizikus fedezték fel a Nap koronájának spektrumában egy ismeretlen sárga vonal (D₃) révén, ami nem illett bele az ismert elemekhez.

Ez volt az első olyan kémiai elem, amit nem a Földön, hanem az űrben fedeztek fel.

b) Földi megerősítés

1895-ben Sir William Ramsay Skóciában kémiai úton is elkülönítette a héliumot klevit (egy urántartalmú ásvány) hevítésekor. Később Per Teodor Cleve és Nils Abraham Langlet is kimutatták Svédországban.


6. Ipari előállítás és feldolgozás

a) Forrás

A héliumot földgázból nyerik ki, amely 0,3–7% héliumot is tartalmazhat. A leggazdagabb lelőhelyek:

  • USA (Texas, Kansas, Oklahoma)
  • Katar
  • Algéria
  • Oroszország

b) Előállítási folyamat

  1. Földgáz feldolgozása – a metán, szén-dioxid, nitrogén eltávolítása.
  2. Kriogén desztilláció – a gázokat különválasztják forráspontjuk alapján.
  3. Hélium tisztítása és cseppfolyósítása (−269 °C-on).


7. Alkalmazási területek

a) Léggömbök, léghajók

  • Nem gyúlékony, így biztonságosabb, mint a hidrogén (emlékezetes: Hindenburg-katasztrófa).
  • Kis sűrűsége miatt kiválóan emeli a hőlégballonokat, meteorológiai szondákat.

b) Hűtőközeg (szupravezetők, MRI)

  • Mivel a legalacsonyabb forráspontú elem, ideális hűtőközeg:
    • MRI-gépek (mágneses rezonancia képalkotás)
    • Részecskegyorsítók (pl. LHC)
    • Szupravezető mágnesek hűtése

c) Ipari felhasználás

  • Ívhegesztés: védőgázként, mivel nem reagál más anyagokkal.
  • Félvezetőgyártás: tiszta környezet megteremtésére.
  • Szivárgásvizsgálat: mivel kis molekulatömegű, észlelhető, ha kijut.

d) Tudományos kutatás

  • Kvantumfolyadék vizsgálat: folyékony hélium viselkedése kvantummechanikai jelenségek tanulmányozására alkalmas.
  • Folyékony He-3 és He-4: tanulmányozzák a szuperfolyékonyságot.

e) Belélegzés – szórakoztatás és tudomány

  • Vicces, de veszélyes: a hang megváltoztatása hélium belélegzésével csak rövid ideig szabad (a levegő kiszorítása miatt fulladásveszélyes).
  • Tudományos kísérletekhez is használják a hangsebesség vizsgálatára.


8. Környezeti és gazdasági szempontok

a) Nem megújuló erőforrás

A hélium nem megújuló, és természetes módon elszökik a világűrbe. Ezért stratégiai szempontból fontos:

  • Készletek szűkösek, és előállítása költséges.
  • Az USA héliumrezervátumot tart fenn, de ezt 2021-ben bezárták.

b) Újrafelhasználás

A drága és ritka héliumot egyes berendezésekben (MRI, laboratórium) újrahasznosítják zárt rendszerekben.


9. Hélium különleges tulajdonságai

a) Szuperfolyékonyság

A folyékony He-4 (−269 °C alatt) kvantumfolyadékká válik:

  • Nincs belső súrlódása
  • Képes felfelé kúszni az edény falán
  • Végtelen hővezetőképesség (pl. nem alakul ki hőmérséklet-gradiens)

b) Hélium-3 (He-3)

  • Ritka izotóp, főként radioaktív bomlásból keletkezik.
  • Fúziós kutatásokban fontos (pl. He-3 + D → nagy energiasűrűség, kevés neutron).
  • Földön nagyon kevés, de a Hold regolitjában jelentős mennyiség lehet – kutatják, hogyan lehetne bányászni.


10. Hélium a csillagászatban és magfúzióban

a) Csillagokban

A Nap és a csillagok fő energiaforrása a hidrogén fúziója héliummá:

Ez a folyamat tömegdeficittel jár, a tömeg különbsége energiává alakul (E=mc²).

b) Fúziós reaktorok célja

  • A jövő energiatechnológiája a He-3 vagy D-T fúzió, amelyben hélium a végtermék.
  • ITER és más kísérleti reaktorok célja a stabil plazma elérése.


11. Történeti érdekességek

  • A Hindenburg léghajó balesete 1937-ben meggyőzte a világot arról, hogy hidrogén helyett héliumot kell használni.
  • A hidegháború idején a hélium katonai stratégiai anyag volt (rakétarendszerek hűtése).
  • A NASA hatalmas mennyiségben használja rakétahajtóművek tisztításához, szupravezetők hűtéséhez.


12. Összefoglalás

A hélium egyedülálló a természetben: kémiailag inert, fizikailag különleges, és technológiailag nélkülözhetetlen. Bár bőséges az univerzumban, a Földön korlátozott mennyiségben van jelen, ezért felelősségteljesen kell bánnunk vele.

Legfontosabb szerepei:

  • Gyógyászatban (MRI)
  • Űriparban és részecskefizikában
  • Kutatásban (kvantumjelenségek)
  • Emelés és hűtés

A jövő technológiái – különösen a fúziós energia és az űrbányászat – akár új dimenziókat nyithatnak a héliumhasznosításban.

Fordítások

További információk

A lap eredeti címe: „https://hu.wiktionary.org/w/index.php?title=hélium&oldid=3516748”