Nguyên tố hóa học · trang tham khảo

2He

Heli

Heli là nguyên tố hóa học có số hiệu nguyên tử 2, ký hiệu He. Nó nằm ở chu kỳ 1, nhóm 18, khối s. Ở nhiệt độ phòng, trạng thái tham chiếu là khí; cấu hình electron là 1s2.

Số hiệu nguyên tử2

Nguyên tử khối chuẩn4.002602(2)

Nhóm18

Chu kỳ1

Khốis

Cấu hình electron1s2

Cấu trúc electron

Yếu tố nào chi phối hóa học của nguyên tố

Khí hiếm có lớp electron hóa trị đầy hoặc gần đầy, vì vậy nguyên tử đơn lẻ thường rất ít phản ứng so với hầu hết các nhóm khác. Tuy vậy, các nguyên tố nặng có thể tạo hợp chất trong những điều kiện thích hợp.

Cấu hình electron của Heli là 1s2. Sự ổn định của lớp ngoài giải thích năng lượng phản ứng thấp và khuynh hướng tồn tại dưới dạng nguyên tử đơn trong pha khí đối với các thành viên nhẹ của nhóm.

Các dạng hóa học

Hợp chất, ion và vật liệu

Heli thường tồn tại dưới dạng nguyên tử đơn và rất ít phản ứng. Với các khí hiếm nặng hơn, một số hợp chất có thể hình thành với các nguyên tố có độ âm điện cao trong điều kiện thích hợp, nhưng nhìn chung hóa học vẫn hạn chế hơn nhiều nhóm khác.

Tính chất vật lý

Trạng thái và chuyển pha

Trạng thái tham chiếu ở nhiệt độ phòng là khí. Mật độ được liệt kê là 0.1786 g/L. Điểm nóng chảy là —. Điểm sôi là 4.222 K (-268.9 °C). Áp suất, độ tinh khiết, cấu trúc tinh thể hoặc dạng thù hình có thể làm thay đổi các giá trị vật lý đo được.

Sự hiện diện và ứng dụng

Heli được gặp và sử dụng ở đâu

Trong thực tế, Heli thường được gặp trong các ứng dụng liên quan đến khí cầu, thiết bị chẩn đoán hình ảnh và kỹ thuật nhiệt độ thấp. Tùy trường hợp, tính chất được khai thác có thể thuộc về nguyên tố tinh khiết, một hợp chất, hợp kim hoặc một đồng vị cụ thể.

Trong thực tế

Ví dụ về các ứng dụng thực tế

Khí cầu

Heli tạo lực nâng nhưng không cháy, vì vậy được ưu tiên hơn hiđrô trong nhiều loại bóng bay và khí cầu.

Thiết bị chẩn đoán hình ảnh

Heli được dùng trong chất tạo tương phản, vật liệu detector, nam châm trường cao hoặc các bộ phận chuyên dụng của hệ chẩn đoán hình ảnh.

Kỹ thuật nhiệt độ thấp

Heli được dùng ở nhiệt độ rất thấp làm chất làm lạnh hoặc môi chất trong các hệ nhiệt độ cực thấp và thiết bị siêu dẫn.

Vị trí tuần hoàn

Các nguyên tố lân cận cho biết điều gì

Heli nằm ở chu kỳ 1, nhóm 18. Trong vùng lân cận hiển thị ở đây có Flo và Neon. Những vị trí này cho phép so sánh trực tiếp kích thước nguyên tử, năng lượng ion hóa, trạng thái oxi hóa và xu hướng liên kết với các nguyên tố gần nhau trong bảng tuần hoàn.

Dữ liệu tham khảo

Tính chất vật lý và nguyên tử

Phân loạikhí hiếm

Trạng thái ở nhiệt độ phòngkhí

Các lớp electron2

Mật độ0.1786 g/L

Điểm nóng chảy—

Điểm sôi4.222 K (-268.9 °C)

Độ âm điện Pauling—

Năng lượng ion hóa thứ nhất2 372 kJ/mol

Ái lực electron—

Các giá trị mô tả nguyên tố hoặc nguyên tử trung hòa khi thích hợp. Dữ liệu vật lý có thể phụ thuộc vào dạng thù hình, áp suất và điều kiện đo.

Lịch sử

Phát hiện và nhận diện

Việc phát hiện Heli gắn với Pierre Janssen. Việc nhận ra một nguyên tố mới, tách được mẫu đủ tinh khiết và gán số hiệu nguyên tử hiện đại không nhất thiết diễn ra cùng một thời điểm, nên lịch sử phát hiện cần được đọc theo từng mốc.

Đồng vị và nguyên tử khối

Thành phần đồng vị làm thay đổi các con số như thế nào

Nguyên tử khối chuẩn là 4.002602(2). Giá trị này phản ánh thành phần đồng vị của vật chất tự nhiên trên Trái Đất, không phải khối lượng của một nguyên tử riêng lẻ.

Heli có ít nhất một đồng vị bền. Các đồng vị có cùng số proton nên vẫn là cùng một nguyên tố, nhưng khác số neutron và vì vậy khác khối lượng nguyên tử.

An toàn

Xử lý và phơi nhiễm

Khí này không nhất thiết độc về mặt hóa học, nhưng có thể đẩy oxygen khỏi không khí trong không gian kín. Thông gió và giám sát nồng độ oxygen là yêu cầu quan trọng khi xử lý lượng lớn.