Heli

Heli,2He
Quang phổ vạchcủa Heli
Tính chất chung
Tên,ký hiệu	Heli, He
Phiên âm	/ˈhiːliəm/HEE-lee-əm
Hình dạng	Khí không màu, có ánh sáng màu xám, đục (hoặc màu đỏ cam nếu sử dụng điện áp đặc biệt cao) khi đặt trong điện trường.
Heli trongbảng tuần hoàn
- ↑ He ↓ Ne Hydro←Heli→Lithi
Số nguyên tử(Z)	2
Khối lượng nguyên tử chuẩn(Ar)	4,002602(2)
Phân loại	khí hiếm
Nhóm,phân lớp	18,s
Chu kỳ	Chu kỳ 1
Cấu hình electron	1s2
mỗi lớp	2
Tính chất vật lý
Màu sắc	Không màu
Trạng thái vật chất	Chất khí
Nhiệt độ nóng chảy	(với 2,5 MPa) 0,95K​(−272,20 °C, ​−457,96 °F)
Nhiệt độ sôi	4,22 K ​(−268,93 °C, ​−452,07 °F)
Mật độ	0,1786 g/L(ở 0 °C, 101.325kPa)
Mật độ ở thể lỏng	ở nhiệt độ nóng chảy: 0,145 g·cm−3
Điểm tới hạn	5.1953 K, 0.22746 MPa
Nhiệt lượng nóng chảy	0,0138kJ·mol−1
Nhiệt bay hơi	0.0829 kJ·mol−1
Nhiệt dung	5R/2 = 20,786 J·mol−1·K−1
Áp suất hơi(được xác định bởiITS-90) P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k ở T (K) 1,23 1,67 2,48 4,21
Tính chất nguyên tử
Trạng thái oxy hóa	0
Độ âm điện	Không có dữ liệu (Thang Pauling)
Năng lượng ion hóa	Thứ nhất: 2372,3 kJ·mol−1 Thứ hai: 5250,5 kJ·mol−1
Bán kính liên kết cộng hóa trị	28pm
Bán kính van der Waals	140 pm
Thông tin khác
Cấu trúc tinh thể	​ Hệ tinh thể lục phương(kết chặt)
Vận tốc âm thanh	972m·s−1
Độ dẫn nhiệt	0,1513 W·m−1·K−1
Tính chất từ	Nghịch từ
Số đăng ký CAS	7440-59-7
Lịch sử
Đặt tên	Theo tênHelios,vịthầnMặt Trời của Hy Lạp.
Phát hiện	Pierre Janssen,Norman Lockyer(1868)
Tách ra lần đầu	William Ramsay,Per Teodor Cleve,Abraham Langlet(1895)
Đồng vị ổn định nhất
Bài chính:Đồng vị của Heli
Iso NA Chu kỳ bán rã DM DE(MeV) DP 3He 0.000137%* 3He ổn định với 1neutron 4He 99.999863%* 4He ổn định với 2neutron
Theo tiêu chuẩn khí quyển, có thể thay đổi theo vị trí.

Helilànguyên tốtrongbảng tuần hoàn nguyên tốcó ký hiệuHevàsố hiệu nguyên tửbằng 2,nguyên tử khốibằng 4. Tên của nguyên tố này bắt nguồn từHelios,tên của thần Mặt Trời trongthần thoại Hy Lạp,do nguồn gốcnguyên tốnày được tìm thấy trongquang phổtrên Mặt Trời.

Thuộc tính

Heli cóđiểm sôithấp nhất trong tất cả các nguyên tố và chỉ có thể đông đặc dướiáp suấtrất cao. Nguyên tố này thường thường là khí đơn nguyên tử và về mặt hoá học nó làtrơ.

Sự phổ biến

Heli là nguyên tố nhiều thứ hai trong vũ trụ sauhydro.Trongkhí quyểnTrái Đất,mật độ heli theo thể tích là 5,2 x 10⁻⁶tại mực nước biển và tăng dần đến độ cao 24km,chủ yếu là do phần lớn heli trong bầu khí quyển Trái Đất đã thoát ra ngoài khoảng không gian vũ trụ vì tỷ trọng thấp và tính trơ của nó. Có một lớp trong bầu khí quyển Trái Đất ở độ cao khoảng 1.000 km mà ở đó heli là chất khí chủ yếu (mặc dù tổng áp suất gây ra là rất nhỏ).

Heli là nguyên tố phổ biến thứ 71 trong vỏ Trái Đất, chiếm tỷ lệ 8 x 10⁻⁹,còn trong nước biển chỉ có 4 x 10⁻¹².Nói chung, nó hình thành từ sự phân rã phóng xạ của cácnguyên tố,do vậy người ta có thể tìm thấy heli trong các mỏ khoáng chất chứaurani,thoriv.v và trong vài loạinước khoángcũng như khí phun trào núi lửa. Heli tồn tại trong nhiều loạikhí tự nhiên.

Đồng vị

Bài chi tiết:Đồng vị của heli

Heli có 9đồng vị,nhưng chỉheli-3vàheli-4làbền.Trongkhí quyển Trái Đất,trong một triệu nguyên tử⁴
Hecó một nguyên tử³
He.Không giống như các nguyên tử khác, sự phổ biến của các đồng vị heli thay đổi tùy theo nguồn gốc, do các quá trình hình thành khác nhau. Đồng vị phổ biến nhất, heli-4, được tạo ra trên Trái Đất từphân rã Alphacủa các nguyên tố phóng xạ nặng hơn; các hạtAlphasinh ra bị ion hóa hoàn toàn thành hạt nhân heli-4. Heli-4 là hạt nhân ổn định bất thường do cácnucleonđược sắp xếp vàolớp vỏ đầy đủ.Nó cũng được tạo ra với số lượng lớn trongtổng hợp hạt nhân Big Bang.

Heli-3 có chỉ có mặt trên Trái Đất ở dạng dấu vết; đa số trong đó có từ lúc hình thành Trái Đất, mặc dù một số rơi vào Trái Đất trongbụi vũ trụ.Một lượng vết cũng được tạo ra từphân rã betacủatriti.Các đá trong vỏ Trái Đất có các tỉ lệ đồng vị thay đổi khoảng 1/10, và các tỉ lệ này có thể được dùng để khảo sát nguồn gốc của các đá và thành phầnlớp phủcủa Trái Đất.³
Hephổ biến hơn trong các ngôi sao ở dạng sản phẩm củaphản ứng tổng hợp hạt nhân.Do đó trongmôi trường liên sao,tỉ lệ³
Heso với⁴
Hecao khoảng 100 lần so với trên Trái Đất.Các vật liệu ngoài hành tinh như tầng phong hóa của Mặt Trăng và tiểu hành tinh có heli-3 ở dạng vết, chúng được hình thành từ sự bắn phá củagió Mặt Trời.Bề mặtMặt Trăngchứa heli-3 với nồng độ 0.01ppm.Một số người, đầu tiên là Gerald Kulcinski năm 1986,đã đề xuất thám hiểm Mặt Trăng, khai thác lớp phong hóa Mặt Trăng và sử dụng heli-3 trongphản ứng tổng hợp hạt nhân.

Heli-4 hóa lỏng có thể được làm lạnh ở khoảng 1 kelvin bằnglàm lạnh bay hơitrong1-K pot.Cách làm lạnh tương tự cũng áp dụng cho heli-3, đồng vị này có điểm sôi thấp hơn nên có thể lạnh ở 0,2 kelvin trongtủ lạnh heli-3.Hỗn hợp cân bằng của³
Hevà⁴
Helỏng dưới 0,8 K tách thành hai pha không trộn lẫn do sự khác biệt của chúng (chúng tên theo cácthống kê lượng tửkhác nhau: các nguyên tử heli-4 tuân theobosontrong khi heli-3 tuân theofermion).Tủ lạnh pha loãngsử dụng tính không hòa trộn này để đạt được nhiệt độ vài milimét.

Nó có thể tạo ra cácđồng vị heli ngoại lai,mà chúng có thể phân rã nhanh chóng thành các chất khác. Đồng vị heli nặng tồn tại ngắn nhất là heli-5 cóchu kỳ bán rã7,6×10^–22giây. Heli-6 phân rã bằng cách phát rahạt betavà có chu kỳ bán rã 0,8 giây. Heli-7 cũng phát ra hạt beta cũng nhưtia gamma.Heli- và heli-8 được tạo ra trong cácphản ứng hạt nhânnhất định.Heli-6 và heli-8 thể hiện là mộtnuclear halo.Heli-2 (2 proton, không có neutron) là mộtđồng vị phóng xạphân rã bằngphát xạ protonthànhproti(hydro), có chu kỳ bán rã 3×10^–27giây.

Ứng dụng

Heli được dùng để đẩy cácbóng thám khôngvàkhí cầunhỏ do tỷ trọng riêng nhỏ hơn tỷ trọng của không khí và như chất lỏng làm lạnh chonam châm siêu dẫn.

Đồng vị Heli 3 có nhiều trong gió mặt trời nhưng mà phần lớn chúng bị từ trường của Trái Đất đẩy ra. Người ta đang nghiên cứu khai thác Heli-3 trên Mặt Trăng để sử dụng như một nguồn năng lượng rất tiềm năng.

Làm cho giọng nói trở nên thay đổi (trở nên cao hơn). Do heli nhẹ hơn không khí rất nhiều nên trong khí heli, tốc độ của âm thanh nhanh hơn tới 3 lần trong không khí, lên tới 927 m/s. Khi hít khí heli, trong vòm họng bạn tràn ngập khí ấy. Do đó, tần số giọng nói sẽ biến đổi, tăng lên rất nhiều và tất yếu khiến giọng bạn cao và trong hơn. Tuy nhiên, do hàm lượng khí heli trong bóng bay thấp nên "giọng nói chipmunk" chỉ tồn tại trong một thời gian rất ngắn, rồi trở về bình thường.

Heli được sử dụng làm khí bảo vệ tronghànkim loại nhưhàn TIG.

Heli khi được làm lạnh sẽ sôi rất mạnh. Vào năm 1930, khi người ta hạ nhiệt độ xuống 2 K (-271,15⁰C), heli lỏng ngừng sôi và trở thành heli siêu lỏng với những tính chất kì lạ. Nó có thể rò qua cốc đựng và đi ngược chiều trọng lực như mộtchất lỏng không có độ nhớt.

Xem thêm

• Nguyên tử heli

Liên kết ngoài

• HelitạiTừ điển bách khoa Việt Nam
• HeliumtạiEncyclopædia Britannica(tiếng Anh)