Jaké jsou vlastnosti helia?

Helium je chemický prvek s atomovým číslem 2, což znamená, že neutrální atom helia má dva protony a dva elektrony. Mezi nejdůležitější chemické vlastnosti helia patří atomová hmotnost, stav hmoty, body varu a teploty tání a hustota. Prvek má atomovou hmotnost 4 0026 gramů na mol a je to plyn při téměř všech teplotách a tlakových podmínkách. Hustota helia je 0,1778 g na litr při 0,0 ° C a 101,325 kilopascalů (kPa).

Kapalné a pevné hélium může existovat pouze za extrémně nízkoteplotních vysokotlakých podmínek. Jednou z neobvyklých vlastností helia je to, že nemůže existovat jako pevná látka nebo kapalina při normálním tlaku, dokonce ani při extrémně nízkých teplotách. Při tlaku zhruba 360 liber na čtvereční palec (2,5 megapascalů) je přechod mezi kapalinou a pevnou látkou nebo teplotou tání -458 ° F (0,95 Kelvin). Teplota varu je -452 ° F (4,22 Kelvin).

Některé vlastnosti helia z něj činí zajímavý a běžný předmět studia kvantové mechaniky. Je to díky svému nízkému atomovému číslu druhý nejjednodušší atom po vodíku. Matematické postupy lze použít k analýze chování subatomických částic - protonů, elektronů a neutronů - v atomu helia. Tyto metody však nemohou určit chování těchto částic s absolutní jistotou. Atomy s většími atomovými čísly, které mají více subatomových částic, mají tendenci pracovat s kvantovou mechanickou analýzou obtížněji.

Hélium je nejméně reaktivní ze všech prvků. Nereaktivní vlastnosti helia vyplývají ze skutečnosti, že je nejlehčí z obecně nereaktivních ušlechtilých plynů. Ušlechtilý plyn má „plnou“ elektronovou skořepinu, což znamená, že nemůže snadno dávat ani přijímat elektrony při chemické reakci. Výměna nebo sdílení elektronů je základem většiny chemických reakcí, takže vzácné plyny mají tendenci se účastnit několika chemických reakcí. Kromě toho má helium pouze dva elektrony, které by se mohly vůbec účastnit reakce, zatímco všechny ostatní vzácné plyny - a ve skutečnosti všechny prvky kromě vodíku - mají více.

Existuje mnoho různých použití hélia, které vyplývají z chemických vlastností hélia - zejména z jeho nízké hmotnosti, teplotních a tlakových vlastností a nízké reaktivity. Hélium je například výrazně lehčí než vzduch, takže se často používá k plnění balónků, aby mohly vznášet a vzducholodí, jako jsou například kalamáry, mohli létat. Kapalné helium, které může existovat pouze při extrémních tlacích a při velmi nízkých teplotách, se používá jako chladivo pro supravodiče, které získávají své extrémně vodivé vlastnosti pouze při velmi nízkých teplotách.