Chemisches Element · Referenzseite

2He

Helium

Helium ist Element 2 (He) in Periode 1, Gruppe 18 und im s-Block. Bei Raumtemperatur ist der Referenzzustand gasförmig. Die Elektronenkonfiguration lautet 1s2.

Ordnungszahl2

Standard-Atomgewicht4.002602(2)

Gruppe18

Periode1

Blocks

Elektronenkonfiguration1s2

Elektronenstruktur

Was seine Chemie bestimmt

Die äußere Elektronenschale ist abgeschlossen. Dadurch ist die Tendenz, Elektronen aufzunehmen, abzugeben oder in Bindungen zu teilen, deutlich geringer als bei den benachbarten Elementen.

Die Konfiguration 1s2 entspricht einer geschlossenen Valenzschale. Bei den schwereren Edelgasen sind unter geeigneten Bedingungen dennoch einige Verbindungen bekannt; „reaktionsträge“ bedeutet daher nicht völlig reaktionslos.

Chemische Formen

Verbindungen, Ionen und Materialien

Helium liegt elementar als einatomiges Gas vor. Bei den leichteren Edelgasen sind stabile Verbindungen selten; bei schwereren Mitgliedern kann die Chemie unter geeigneten Bedingungen vielfältiger werden.

Physikalisches Verhalten

Aggregatzustand und Phasenübergänge

Der Referenzzustand von Helium bei Raumtemperatur ist gasförmig. Zu den angegebenen Stoffdaten gehören Dichte: 0.1786 g/L; Schmelzpunkt: —; Siedepunkt: 4.222 K (-268.9 °C). Messwerte können von Reinheit, Druck, Kristallstruktur oder allotroper Form abhängen.

Vorkommen und Anwendungen

Wo Helium vorkommt und wofür es verwendet wird

Helium kommt in natürlichen Rohstoffen, Mineralen oder chemischen Verbindungen vor und wird technisch unter anderem in Bereichen wie Ballons, Medizinische Bildgebung und Kryotechnik eingesetzt.

In der Praxis

Konkrete Anwendungsbeispiele

Ballons

Im Bereich „Ballons“ wird Helium in einer geeigneten chemischen Form oder als Werkstoff eingesetzt. Welche Eigenschaft genutzt wird, hängt vom konkreten Material und vom technischen Zweck ab.

Medizinische Bildgebung

Helium wird in ausgewählten Materialien oder Komponenten der medizinischen Bildgebung eingesetzt, wenn seine magnetischen, optischen, nuklearen oder strahlenabsorbierenden Eigenschaften nützlich sind.

Kryotechnik

Helium wird bei sehr niedrigen Temperaturen als Kühlmittel, Arbeitsfluid oder Material mit besonderen kryogenen Eigenschaften eingesetzt.

Position im Periodensystem

Was die Nachbarelemente zeigen

Helium steht in Periode 1, Gruppe 18 und im s-Block. Im dargestellten Ausschnitt liegen rechts davon Fluor, Neon. Solche Vergleiche zeigen, welche Eigenschaften sich innerhalb einer Periode oder Gruppe regelmäßig verändern und welche Besonderheiten das Element selbst besitzt.

Referenzdaten

Physikalische und atomare Eigenschaften

KlassifikationEdelgas

Aggregatzustand bei RaumtemperaturGasförmig

Elektronenschalen2

Dichte0.1786 g/L

Schmelzpunkt—

Siedepunkt4.222 K (-268.9 °C)

Pauling-Elektronegativität—

Erste Ionisierungsenergie2 372 kJ/mol

Elektronenaffinität—

Die Werte beziehen sich, soweit anwendbar, auf das Element oder das neutrale Atom. Stoffdaten können von allotroper Form, Druck, Reinheit und Messbedingungen abhängen.

Geschichte

Entdeckung und Identifizierung

Die Entdeckung beziehungsweise Identifizierung von Helium wird mit Pierre Janssen verbunden. Entdeckung, Isolierung einer reinen Probe und Einordnung über die moderne Ordnungszahl erfolgten historisch nicht immer im selben Schritt.

Isotope und Atomgewicht

Wie die Isotopenzusammensetzung die Zahlen verändert

Das Standard-Atomgewicht beträgt 4.002602(2). Es beschreibt die mittlere natürliche Isotopenzusammensetzung terrestrischen Materials und nicht die Masse eines einzelnen Atoms.

Isotope von Helium besitzen dieselbe Protonenzahl, unterscheiden sich aber in der Zahl der Neutronen. Dadurch ändern sich Atommasse und bei radioaktiven Isotopen auch Kernstabilität und Halbwertszeit.

Sicherheit

Umgang und Exposition

Gasförmiges Helium muss nicht chemisch giftig sein, kann aber in geschlossenen Räumen Sauerstoff verdrängen. Bei größeren Mengen sind Lüftung und Sauerstoffüberwachung wichtig.