He · العنصر 2 · غاز نبيل
خامل وخفيف الوزن ويتسرب باستمرار: الهيليوم هو العنصر الوحيد الذي لا يتجمد عند الضغط العادي، مهما جعلته بارداً.
البنية
ليس مخططًا لنقاط على حلقات — بل عينة مونتِ كارلو من كثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل غلاف فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين لدالة الموجة، وهذا ما يجعل الترابط ممكنًا.
القيم المقاسة
يوضح كل شريط موضع هيليوم بين جميع العناصر الـ118 بالنسبة إلى تلك الخاصية.
المصادر: الأوزان الذرية القياسية لـ IUPAC لعام 2021 · دليل CRC للكيمياء والفيزياء · NIST. القيم المعلّمة بـ ~ متوقعة وليست مقاسة.
الحجم، وفق المقياس
نصف القطر 31 pm — أي 0.031 nm، ولذلك فإن نحو 16.13 مليون ذرة منها متجاورة ستغطي ملليمترًا واحدًا.
المدى الحراري
يكون هيليوم سائلًا ضمن مجال 3 K، من 1 K إلى 4 K.
القصة
يحمل الهيليوم، الذي سُمّي نسبةً إلى هيليوس إله الشمس اليوناني، تميّزًا فريدًا بكونه العنصر الوحيد الذي اكتُشف في الفضاء قبل الأرض. وقد رُصد لأول مرة في طيف الشمس أثناء كسوف الشمس عام 1868، والهيليوم هو ثاني أكثر العناصر وفرةً في الكون، ومع ذلك فهو من أندر العناصر على الأرض.
يُظهر الهيليوم خصائص مدهشة تتحدى الخبرة المعتادة. فهو العنصر الوحيد الذي لا يمكن تجميده وتحويله إلى صلب عند الضغط العادي؛ فحتى عند الصفر المطلق (-273.15°C)، يظل الهيليوم سائلًا ما لم يتجاوز الضغط 25 ضغطًا جويًا. عند 2.17K، يتحول الهيليوم-4 إلى سائل فائق بانعدام اللزوجة، قادر على التدفق إلى أعلى وعبر مسام بحجم الجزيئات.
بصفته أول غاز نبيل في الجدول الدوري، يكون الهيليوم خاملًا كيميائيًا تمامًا في جميع الظروف المعروفة. ويمثل توزيعه الإلكتروني (1s²) غلافًا مكتملًا، مما يجعله أكثر العناصر استقرارًا. لا توجد مركبات للهيليوم في الطبيعة، رغم إنشاء أيونات هيدريد الهيليوم الغريبة (HeH⁺) في ظروف المختبر.
هيليوم-4 (⁴He): وفرة 99.999863% - ينتج عن اضمحلال ألفا للعناصر المشعة
هيليوم-3 (³He): وفرة 0.000137% - نادر للغاية، ووقود اندماج محتمل تبلغ قيمته $15,000 لكل غرام
الاستخدامات
التعامل
مُسبّب اختناق بسيط - خطر إزاحة الأكسجين
تسرّب الغاز:
حادث استنشاق:
التعرض للبرودة الشديدة:
إجابات سريعة
هيليوم (رمزه He) هو العنصر 2 في الجدول الدوري، وينتمي إلى غاز نبيل في الدورة 1 والمجموعة 18. خامل وخفيف الوزن ويتسرب باستمرار: الهيليوم هو العنصر الوحيد الذي لا يتجمد عند الضغط العادي، مهما جعلته بارداً. في درجة حرارة الغرفة، يكون غازاً.
1s²، ويشغل 1 مستوى من مستويات الطاقة بتوزيع 2. يحتوي غلافه الخارجي على 8 إلكتروناتٍ، وهذا ما يحدد سلوكه في الترابط.ينصهر هيليوم عند 1 K (-272.2 °C) ويغلي عند 4.2 K (-268.9 °C).
تبلغ الكتلة الذرية القياسية لـ هيليوم 4.003 u. وهذا متوسط موزون لنظائره الموجودة طبيعياً، ولذلك نادراً ما يكون عدداً صحيحاً.
هيليوم غاز في درجة حرارة الغرفة؛ وتبلغ كثافته نحو 0.178 g/L عند 0 °C وضغط 1 atm — وهو أخف من الهواء تقريباً.
اكتُشف هيليوم في 1868 على يد Pierre Janssen & Norman Lockyer. سُمّي على اسم اليونانية helios، الشمس — عُثر عليه هناك قبل العثور عليه على الأرض.
يشكّل هيليوم حوالي 0.52 mg/kg من قشرة الأرض — وهو نادر فعلًا، ولذلك فهو باهظ الثمن.