Helium

český názevHelium
latinský názevHelium
anglický názevHelium
chemická značkaHe
protonové číslo2
relativní atomová hmotnost4.002602
perioda18
skupinaVIII.A
zařazenívzácné plyny
rok objevu1868
objeviteléJanssen, Ramsey
Frankland, Lockyer
teplota tání [°C]-272,2
teplota varu [°C]-268,93
kritická teplota [°C]-267,96
kritický tlak [MPa]0,227
hustota [g cm-3]0,0001787
elektronegativita3,89
oxidační stavy0
elektronová konfigurace1s2
atomový poloměr [pm]31
kovalentní poloměr [pm]32
specifické teplo [J g-1K-1]5,193
slučovací teplo [kJ mol-1] -
tepelná vodivost [W m-1 K-1]0,1513
1. ionizační energie [kJmol-1]2372,323
2. ionizační energie [kJmol-1]5250,512
skupenství za norm. podmínekg

Chemické vlastnosti helia

Chemický prvek helium je jednoatomový, bezbarvý, velice lehký plyn. Helium se vyznačuje značnou chemickou netečností, sloučeniny helia - helidy, jsou nestabilní. Existují pouze helidy rtuti HgHe, HgHe2 a HgHe10. Další sloučeniny helia doposud nebyly popsány.

Výskyt helia v přírodě

Helium vzniká jako produkt radioaktivního rozpadu některých prvků. Průměrný obsah helia v zemské kůře je 0,008 ppm. V přírodě se helium vyskytuje zejména v radioaktivních vodách a v zemním plynu. Zemní plyn z oblasti Texasu, Kansasu a Oklahomy obsahuje až 7 % helia. Poprvé bylo izolováno z minerálu cleveit, což je odrůda uranitu se zvýšeným obsahem prvků vzácných zemin.

Celkové zásoby zemního plynu s obsahem helia se v USA odhadují na 4 miliardy m3, v Alžírsku na 1,8 a v Rusku na 1,7 miliardy m3.

Přírodní helium je směsí dvou stabilních izotopů: 0,0001 % 3He a 99,999 % 4He. Uměle byly připraveny radioaktivní izotopy helia s nukleonovými čísly 5 až 10.

Výroba a využití helia

Helium se vyrábí ze zemního plynu adsorpcí ostatních složek plynu na aktivním uhlí nebo jejich zkapalněním. Významné množství helia se získává jako vedlejší produkt z expanzního plynu při syntéze amoniaku, pokud byl jako vstupní surovina použit zemní plyn s obsahem helia.

V roce 2011 dosáhla světová produkce helia hodnotu 180 milionů m3, z toho se 140 milionů m3 vyrobilo v USA, 20 milionů m3 v Alžírsku a 15 milionů m3 v Kataru, v Evropě je největším producentem helia, s roční výrobou 2,6 milionů m3, Polsko.

Pro skladování a transport plynného helia se používají ocelové bezešné lahve o objemu 10-50 l, plněné na tlak 20-30 MPa. Horní zaoblená část tlakové lahve musí být podle normy ČSN EN 1089-3 barevně označena hnědou (olivová hněď RAL 8008) nebo zelenou (žlutá zeleň RAL 6018) barvou.

Praktické uplatnění nachází helium zejména jako nosný plyn při plynové chromatografii, jako nulovací plyn analytických přístrojů, jako náplň balonů a leteckých pmeumatik, jako balicí plyn E 939 v potravinářství, jako ochranný plyn při svařování, při výrobě zirkonia a dalších kovů Krollovým procesem, ve směsi s neonem se helium používá k plnění výbojkových trubic. Helium slouží jako pracovní plyn v hypersonických aerodynamických tunelech. Směs helia s kyslíkem (helox) se používá místo vzduchu k plnění tlakových lahví pro potápění do větších hloubek, pro práci v kesonech a ve zdravotnictví při plicní ventilaci.

Kapalné helium se využívá jako chladivo k dosahování extrémně nízkých teplot (chlazení superkritických magnetů při jaderné magnetické rezonanci, chlazení magnetů pro separaci železa z kaolinu). Plynné helium slouží jako chladivo v perspektivních grafitem moderovaných vysokoteplotních jaderných reaktorech typu HTGR (High Temperature Gas Cooled Reactor) a má perspektivu jako ochranný plyn pevných disků s kapacitou přes 6 TB, HDD plněné heliem by měly přijít na trh v roce 2013.

Zdroje

vodík ← helium → lithium