عنصر كيميائي · صفحة مرجعية
2He

هيليوم

هيليوم عنصر كيميائي عدده الذري 2 ورمزه He. يقع في الدورة 1، المجموعة 18 ضمن القطاع s. حالته المرجعية عند درجة حرارة الغرفة هي غاز، وتوزيعه الإلكتروني 1s2.

العدد الذري2
الكتلة الذرية القياسية4.002602(2)
المجموعة18
الدورة1
القطاعs
التوزيع الإلكتروني1s2
البنية الإلكترونية

ما الذي يتحكم في كيميائه؟

يملك هيليوم غلاف تكافؤ ممتلئاً أو شبه ممتلئ، لذلك يكون أقل تفاعلاً بكثير من معظم العناصر. ومع ذلك تستطيع الغازات النبيلة الأثقل تكوين بعض المركبات في ظروف مناسبة.

التوزيع الإلكتروني لـهيليوم هو 1s2. استقرار الغلاف الخارجي يفسر طاقة التأين المرتفعة وميل العناصر الأخف في المجموعة إلى الوجود كذرات منفردة في الحالة الغازية.

الأشكال الكيميائية

المركبات والأيونات والمواد

يوجد هيليوم عادة على هيئة ذرات منفردة منخفضة التفاعلية. تستطيع الغازات النبيلة الأثقل تكوين عدد محدود من المركبات مع عناصر شديدة الكهرسلبية، لكن كيمياءها تبقى أضيق من معظم المجموعات الأخرى.

السلوك الفيزيائي

الحالة وتحولات الطور

الحالة المرجعية عند درجة حرارة الغرفة هي غاز. الكثافة المدرجة هي 0.1786 g/L. نقطة الانصهار هي —. نقطة الغليان هي 4.222 K (-268.9 °C). يمكن أن تغير الضغوط والنقاوة والبنية البلورية والمتآصلات القيم المقاسة، لذلك تبقى شروط القياس جزءاً مهماً من قراءة البيانات الفيزيائية.

الوجود والاستخدامات

أين يوجد هيليوم وكيف يُستخدم؟

عملياً يظهر هيليوم في تطبيقات مرتبطة بـبالونات، معدات التصوير الطبي وتقنيات درجات الحرارة المنخفضة. وقد تأتي الخاصية المستغلة من العنصر النقي أو سبيكة أو مركب أو نظير محدد، لذلك تبقى الصورة الكيميائية مهمة عند تفسير الاستخدام الحقيقي.

عملياً

أمثلة على استخدامات حقيقية

بالونات

يوفر الهيليوم قوة رفع مع كونه غير قابل للاشتعال، ولذلك يُعد أكثر أماناً من الهيدروجين في كثير من البالونات والمناطيد.

معدات التصوير الطبي

يُستخدم هيليوم في عوامل التصوير أو مواد الكواشف أو المغناطيسات عالية المجال ومكونات متخصصة في أنظمة التصوير الطبي.

تقنيات درجات الحرارة المنخفضة

يُستخدم هيليوم عند درجات حرارة شديدة الانخفاض كمبرد أو مائع تشغيل في تطبيقات التبريد العميق.

الموقع الدوري

ماذا تخبرنا العناصر المجاورة؟

يقع هيليوم في الدورة 1 والمجموعة 18. العناصر المجاورة المعروضة هي: فلور؛ نيون. يسمح هذا الموقع بمقارنة حجم الذرة وطاقة التأين وحالات الأكسدة واتجاهات الروابط مباشرة مع العناصر القريبة في الجدول الدوري.

بيانات مرجعية

الخواص الفيزيائية والذرية

التصنيفغاز نبيل
الحالة عند درجة حرارة الغرفةغاز
الأغلفة الإلكترونية2
الكثافة0.1786 g/L
نقطة الانصهار—
نقطة الغليان4.222 K (-268.9 °C)
الكهرسلبية على مقياس باولنغ—
طاقة التأين الأولى2 372 kJ/mol
الألفة الإلكترونية—

تصف القيم العنصر أو الذرة المتعادلة حيثما ينطبق ذلك. وقد تعتمد البيانات الفيزيائية على المتآصل والضغط والنقاوة وظروف القياس.

التاريخ

الاكتشاف والتعرّف

يرتبط اكتشاف هيليوم بأعمال بيير جانسن. ولم تحدث الملاحظة الأولى والعزل النقي وتحديد العدد الذري الحديث بالضرورة في الوقت نفسه، لذلك يتكون تاريخ العنصر من عدة مراحل متتابعة.

النظائر والكتلة الذرية

كيف يغير تركيب النظائر القيم؟

الكتلة الذرية القياسية المدرجة لـهيليوم هي 4.002602(2). تمثل هذه القيمة تركيب النظائر في المواد الطبيعية على الأرض، لا كتلة ذرة واحدة بعينها.

لـهيليوم نظير مستقر واحد على الأقل. تمتلك جميع النظائر العدد نفسه من البروتونات، لكنها تختلف في عدد النيوترونات وبالتالي في الكتلة الذرية.

السلامة

المناولة والتعرض

لا يلزم أن يكون هذا الغاز ساماً كيميائياً حتى يصبح خطراً؛ ففي الأماكن المغلقة يمكنه إزاحة الأكسجين. لذلك تكون التهوية ومراقبة تركيز الأكسجين مهمتين عند التعامل مع كميات كبيرة.