Chemisch element · referentiefiche

2He

Helium

Helium (He) is element 2 van het periodiek systeem en een edelgas uit periode 1. De gevulde 1s-schil maakt afzonderlijke heliumatomen zeer weinig reactief; het extreem lage kookpunt is tegelijk technologisch belangrijk.

Atoomnummer2

Standaard atoomgewicht4.002602(2)

Groep18

Periode1

Bloks

Elektronenconfiguratie1s2

Elektronenstructuur

Wat bepaalt de chemie?

Edelgassen hebben een gevulde buitenste elektronenschil. Daardoor zijn geïsoleerde atomen onder gewone omstandigheden weinig geneigd om elektronen op te nemen, af te staan of te delen.

Voor helium laat de configuratie 1s2 zien waarom de vrije atomen relatief inert zijn. Bij de zwaardere edelgassen kunnen sterke reagentia onder speciale omstandigheden toch verbindingen vormen.

Chemische vormen

Verbindingen, ionen en materialen

De vrije mono-atomaire vorm domineert. Voor de lichtere edelgassen zijn stabiele verbindingen uitzonderlijk; enkele zwaardere leden kunnen met zeer elektronegatieve elementen verbindingen vormen onder geschikte omstandigheden.

Fysisch gedrag

Toestand en faseovergangen

Bij kamertemperatuur is de referentietoestand gas. De vermelde dichtheid is 0.1786 g/L. Het smeltpunt is —. Het kookpunt is 4.222 K (-268.9 °C). Druk, zuiverheid en kristalstructuur kunnen gemeten waarden verschuiven; bij elementen met meerdere allotropen kan ook de structuur zelf een duidelijk verschil maken.

Voorkomen en toepassingen

Waar helium voorkomt en wordt gebruikt

In de praktijk komt helium vooral naar voren in toepassingen en contexten zoals ballonnen, medische beeldvorming en cryogenica.

In de praktijk

Concrete toepassingen

Ballonnen

Helium speelt een rol bij ballonnen. De relevante eigenschap hangt af van de chemische vorm, samenstelling en het materiaal of proces waarin het element wordt gebruikt.

Medische beeldvorming

Helium wordt in MRI-systemen gebruikt om supergeleidende magneten op zeer lage temperatuur te houden. Het lage kookpunt en de chemische inertheid maken vloeibaar helium hiervoor bijzonder geschikt.

Cryogenica

Helium speelt een rol bij cryogenica. De relevante eigenschap hangt af van de chemische vorm, samenstelling en het materiaal of proces waarin het element wordt gebruikt.

Positie in het periodiek systeem

Wat de naburige elementen laten zien

Helium staat in periode 1, groep 18 en het s-blok. De getoonde omgeving bevat onder meer Fluor, Neon. Vergelijking met deze elementen helpt trends in atoomgrootte, ionisatie-energie, elektronegativiteit en binding langs het periodiek systeem te volgen.

Referentiegegevens

Fysische en atomaire eigenschappen

Classificatieedelgas

Toestand bij kamertemperatuurgas

Elektronenschillen2

Dichtheid0.1786 g/L

Smeltpunt—

Kookpunt4.222 K (-268.9 °C)

Pauling-elektronegativiteit—

Eerste ionisatie-energie2 372 kJ/mol

Elektronenaffiniteit—

De waarden beschrijven het element of het neutrale atoom waar van toepassing. Fysische gegevens kunnen afhangen van allotroop, druk, zuiverheid en meetomstandigheden.

Geschiedenis

Ontdekking en identificatie

De ontdekking van helium wordt in deze historische registratie in verband gebracht met Pierre Janssen. Herkenning als element, isolatie van een zuiver monster en de latere definitie via het atoomnummer vonden niet noodzakelijk op hetzelfde moment plaats.

Isotopen

Hoe isotopensamenstelling de getallen verandert

Het standaard atoomgewicht is 4.002602(2). Deze waarde beschrijft de natuurlijke isotopensamenstelling van terrestrisch materiaal en is niet de massa van één specifiek atoom.

Helium heeft ten minste één stabiele isotoop. Isotopen hebben hetzelfde aantal protonen en horen dus bij hetzelfde element, maar verschillen in neutronental en atoommassa.

Veiligheid

Omgang en blootstelling

De risico’s van helium hangen af van chemische vorm, dosis en blootstellingsroute. Het element, zijn ionen en zijn verbindingen kunnen zeer verschillende biologische en milieueffecten hebben; controleer daarom de veiligheidsgegevens van de werkelijk gebruikte stof.