주기율표›원소›헬륨

화학 원소 · 참고 페이지

2He

헬륨

헬륨은 원자번호 2, 원소 기호 He인 화학 원소다. 주기율표에서 1주기, 18족, s 블록에 위치한다. 실온에서의 기준 상태는 기체이며 전자 배치는 1s2이다.

원자번호2

표준 원자량4.002602(2)

족18

주기1

블록s

전자 배치1s2

전자 구조

화학적 성질을 결정하는 요인

헬륨은 1s 껍질이 완전히 채워져 있다. 바깥 전자껍질에 낮은 에너지의 빈자리가 거의 없기 때문에 중성 헬륨은 보통의 화학 결합을 만들려는 경향이 매우 작다. 이것이 헬륨의 극히 낮은 반응성을 설명하는 전자적 이유다.

원자 사이의 인력도 매우 약해 끓는점이 극도로 낮다. 따라서 헬륨은 화학적으로 단순하지만 극저온 기술과 저온 물리에서 매우 중요하다.

화학적 형태

화합물, 이온과 물질

헬륨은 보통 단원자 기체로 존재하며 화학 반응성이 낮다. 다만 무거운 비활성 기체는 특수 조건에서 플루오린이나 산소 같은 전기음성도가 큰 원소와 화합물을 만들 수 있다.

물리적 거동

상태와 상전이

실온에서의 기준 상태는 기체이다. 제시된 밀도는 0.1786 g/L이다. 녹는점은 —, 끓는점은 4.222 K (-268.9 °C)이다. 압력, 순도와 결정 구조에 따라 실제 측정되는 물리적 성질은 달라질 수 있다.

존재와 활용

헬륨은 어디에서 발견되고 어떻게 쓰이는가

실제 활용에서 헬륨은 기구와 풍선 · 의료 영상 장비 · 극저온 기술 같은 분야와 관련된다. 어떤 경우에는 원소 자체가 아니라 특정 화합물, 합금 또는 동위원소의 성질을 이용한다.

실제 활용

실제 사용 사례

기구와 풍선

헬륨은 불이 붙지 않으면서 부력을 제공하므로 많은 기구와 비행선에서 수소보다 선호된다.

의료 영상 장비

헬륨은 영상 조영 물질, 검출 재료 또는 의료 영상 장비의 고자기장 자석과 특수 부품에 활용된다.

극저온 기술

헬륨은 매우 낮은 온도에서 냉각제, 작동 유체 또는 저온 특성을 이용하는 재료로 사용된다.

주기율표상의 위치

이웃 원소가 알려 주는 것

헬륨은 1주기 18족에 있다. 여기 표시된 주변 원소에는 플루오린, 네온 등이 있다. 이 위치 관계를 이용하면 원자 크기, 이온화 에너지와 결합 성향이 주기율표에서 어떻게 변하는지 비교할 수 있다.

참고 데이터

물리적·원자적 성질

분류비활성 기체

실온에서의 상태기체

전자 껍질2

밀도0.1786 g/L

녹는점—

끓는점4.222 K (-268.9 °C)

폴링 전기음성도—

1차 이온화 에너지2 372 kJ/mol

전자 친화도—

값은 해당되는 경우 원소 자체 또는 중성 원자를 기준으로 한다. 물리적 데이터는 동소체, 압력과 측정 조건에 따라 달라질 수 있다.

역사

발견과 확인

헬륨의 발견은 Pierre Janssen와 관련되어 있다. 원소의 인식, 순수한 시료의 분리, 현대적인 원자번호의 부여는 반드시 같은 시기에 이루어진 것은 아니다.

동위원소와 원자량

동위원소 조성이 수치에 미치는 영향

표준 원자량은 4.002602(2)이다. 이 값은 자연계 물질의 동위원소 조성을 반영한 평균값이며 특정 원자 하나의 질량을 뜻하지 않는다.

헬륨은 적어도 하나의 안정 동위원소가 있다. 동위원소는 양성자 수가 같아 같은 원소이지만 중성자 수와 원자 질량이 서로 다르다.

안전

취급과 노출

헬륨 기체 자체가 반드시 화학적으로 독성이 큰 것은 아니지만 밀폐 공간에서 산소를 밀어내 질식 위험을 만들 수 있다. 대량 취급에서는 환기와 산소 농도 관리가 중요하다.