ฮีเลียมเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีเลขอะตอม 2 หมายความว่าอะตอมฮีเลียมที่เป็นกลางมีโปรตอนสองตัวและอิเล็กตรอนสองตัว คุณสมบัติทางเคมีที่สำคัญที่สุดของฮีเลียมนั้นรวมถึงมวลอะตอมสถานะของสสารจุดเดือดและจุดหลอมเหลวและความหนาแน่น องค์ประกอบมีมวลอะตอม 4.0026 กรัมต่อโมลและเป็นก๊าซที่อุณหภูมิและความดันเกือบทั้งหมด ความหนาแน่นของฮีเลียมเท่ากับ 0.1786 กรัมต่อลิตรที่ 32 ° F (0.0 ° C) และ 101.325 kilopascals (kPa)
ฮีเลียมเหลวและของแข็งสามารถอยู่ได้เฉพาะในสภาวะความดันสูงที่อุณหภูมิต่ำมาก หนึ่งในคุณสมบัติที่ผิดปกติของฮีเลียมคือมันไม่สามารถดำรงอยู่ในสถานะของแข็งหรือของเหลวที่ความดันปกติแม้ที่อุณหภูมิต่ำมาก ที่ความดันประมาณ 360 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (2.5 ล้านพิกเซล) การเปลี่ยนระหว่างของเหลวและของแข็งหรือจุดหลอมเหลวคือ -458 ° F (0.95 เคลวิน) จุดเดือดคือ -452 ° F (4.22 เคลวิน)
คุณสมบัติบางอย่างของฮีเลียมทำให้มันเป็นเรื่องที่น่าสนใจและเป็นเรื่องธรรมดาของการศึกษาในกลศาสตร์ควอนตัม มันเป็นเพราะเลขอะตอมต่ำอะตอมที่สองที่ง่ายที่สุดหลังจากไฮโดรเจน ขั้นตอนทางคณิตศาสตร์สามารถนำมาใช้ในการวิเคราะห์พฤติกรรมของอนุภาคย่อย - โปรตอนอิเล็กตรอนและนิวตรอน - ภายในฮีเลียมอะตอม อย่างไรก็ตามวิธีการดังกล่าวไม่สามารถระบุพฤติกรรมของอนุภาคเหล่านี้ได้อย่างแน่นอน อะตอมที่มีเลขอะตอมมากขึ้นซึ่งมีอนุภาคของอะตอมมากกว่านั้นมีแนวโน้มที่จะทำงานได้ยากขึ้นในแง่ของการวิเคราะห์เชิงกลควอนตัม
ฮีเลียมเป็นปฏิกิริยาที่น้อยที่สุดขององค์ประกอบทั้งหมด คุณสมบัติที่ไม่ตอบสนองของฮีเลียมเกิดขึ้นจากความจริงที่ว่ามันเบาที่สุดในบรรดาก๊าซมีตระกูลที่ไม่มีปฏิกิริยา ก๊าซมีตระกูลมีเปลือกอิเล็กตรอนแบบ "เต็ม" หมายความว่ามันไม่สามารถให้หรือรับอิเล็กตรอนในปฏิกิริยาเคมีได้อย่างง่ายดาย การแลกเปลี่ยนหรือการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนเป็นพื้นฐานของปฏิกิริยาเคมีส่วนใหญ่ดังนั้นก๊าซมีตระกูลจึงมีแนวโน้มที่จะมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมีเพียงเล็กน้อย นอกจากนี้ฮีเลียมมีอิเล็กตรอนเพียงสองตัวเท่านั้นที่สามารถมีส่วนร่วมในทุกปฏิกิริยาในขณะที่ก๊าซมีตระกูลอื่น ๆ ทั้งหมดและแน่นอนว่าองค์ประกอบทั้งหมดนอกเหนือจากไฮโดรเจนมีมากกว่า
มีการใช้ฮีเลียมที่แตกต่างกันมากมายซึ่งเกิดขึ้นจากคุณสมบัติทางเคมีของฮีเลียมโดยเฉพาะอย่างยิ่งน้ำหนักเบาอุณหภูมิและความดันคุณภาพและการเกิดปฏิกิริยาต่ำ ยกตัวอย่างเช่นฮีเลียมเบากว่าอากาศมากดังนั้นจึงมักใช้เติมลูกโป่งเพื่อให้พวกเขาสามารถลอยและเรือบินเช่น blimps เพื่อให้สามารถบินได้ ฮีเลียมเหลวซึ่งสามารถดำรงอยู่ได้ในสภาวะความกดดันสูงและที่อุณหภูมิต่ำมากใช้เป็นสารหล่อเย็นสำหรับตัวนำยิ่งยวดซึ่งใช้คุณสมบัตินำไฟฟ้าที่อุณหภูมิต่ำมากเท่านั้น
