Jakie są właściwości helu?
Hel jest pierwiastkiem chemicznym o atomowym numerze 2, co oznacza, że neutralny atom helu ma dwa protony i dwa elektrony. Najważniejsze właściwości chemiczne helu obejmują masę atomową, stan materii, temperaturę gotowania i topnienia oraz gęstość. Element ma masę atomową 4,0026 gramów na kret i jest gazem w prawie wszystkich temperaturach i warunkach ciśnienia. Gęstość helu wynosi 0,1786 gramów na litr w 32 ° F (0,0 ° C) i 101,325 kilopaskali (KPA).
Ciekły i stały hel może istnieć tylko w wyjątkowo niskotemperaturowych warunkach wysokiego ciśnienia. Jedną z nietypowych właściwości helu jest to, że nie może istnieć jako stałe lub ciecz przy normalnych ciśnieniach, nawet w bardzo niskich temperaturach. Przy ciśnieniu około 360 funtów na cal kwadratowy (2,5 megapaskalki) przejście między cieczą a stałą lub temperaturą topnienia wynosi -458 ° F (0,95 Kelvin). Temperatura wrzenia wynosi -452 ° F (4,22 Kelvin).
Niektóre właściwości helu sprawiają, że jest to interesującei wspólny temat badań w mechanice kwantowej. Wynika to z niskiej liczby atomowej, drugiego najprostszego atomu po wodorze. Procedury matematyczne można zastosować do analizy zachowań cząstek subatomowych - protonów, elektronów i neutronów - w atomie helu. Takie metody nie mogą jednak określić zachowania tych cząstek z absolutną pewnością. Atomy z większymi liczbami atomowymi, które mają więcej cząstek subatomowych, są trudniejsze do pracy w kategoriach analizy mechanicznej kwantowej.
Hel jest najmniej reaktywny ze wszystkich elementów. Niereaktywne właściwości helu wynikają z faktu, że jest on najlżejszy z ogólnie non-reaktywnych gazów szlachetnych. Szlachetny gaz ma „pełną” powłokę elektronową, co oznacza, że nie może łatwo podawać elektronów ani odbierać w reakcji chemicznej. Wymiana lub udostępnianie elektronów jest podstawą większości reakcji chemicznych, więcGazy szlachetne mają tendencję do uczestniczenia w kilku reakcjach chemicznych. Dodatkowo, hel ma tylko dwa elektron, które mogłyby w ogóle uczestniczyć w reakcji, podczas gdy wszystkie inne szlachetne gazy - i rzeczywiście wszystkie pierwiastki oprócz wodoru - mają więcej.
Istnieje wiele różnych zastosowań helu, które wynikają z właściwości chemicznych helu - w szczególności jego lekkiej, temperatury i ciśnienia oraz niskiej reaktywności. Hel jest na przykład znacznie lżejszy niż powietrze, więc jest często używany do wypełniania balonów, aby mogły unosić się i sterowcze, takie jak płytki, aby mogły latać. Ciekawy hel, który może istnieć tylko przy ekstremalnych ciśnieniach i w bardzo niskich temperaturach, jest stosowany jako chłód dla nadprzewodników, który przyjmuje tylko ich niezwykle przewodzące właściwości w bardzo niskich temperaturach.