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| 一般特性 | |||||||||||||||||||||||||
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| 名称, 記号, 番号 | ヘリウム, He, 2 | ||||||||||||||||||||||||
| 分類 | 希ガス | ||||||||||||||||||||||||
| 族, 周期, ブロック | 18 (VIIIA), 1, p | ||||||||||||||||||||||||
| 密度, 硬度 | 0.1785 kg/m3, 不明 | 色 | 無色 |
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| 原子特性 | |||||||||||||||||||||||||
| 原子量 | 4.002602 amu | ||||||||||||||||||||||||
| 原子半径 (計測値) | 不明 (31) pm | ||||||||||||||||||||||||
| 共有結合半径 | 32 pm | ||||||||||||||||||||||||
| VDW半径 | 140 pm | ||||||||||||||||||||||||
| 電子配置 | 1s2 | ||||||||||||||||||||||||
| 電子殻 | 2 | ||||||||||||||||||||||||
| 酸化数 (酸化物) | 0 (不明) | ||||||||||||||||||||||||
| 結晶構造 | 六方晶系 | ||||||||||||||||||||||||
| 物理特性 | |||||||||||||||||||||||||
| 相 | 気体 | ||||||||||||||||||||||||
| 融点（加圧下） | 0.95 K (-272.20℃) | ||||||||||||||||||||||||
| 沸点 | 4.22 K (-268.93℃) | ||||||||||||||||||||||||
| モル体積 | 21.0 ×1010-3 m3/mol | ||||||||||||||||||||||||
| 気化熱 | 0.0845 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| 融解熱 | 5.23 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| 蒸気圧 | 不明 | ||||||||||||||||||||||||
| 音速 (293.15 K) | 970 m/s | ||||||||||||||||||||||||
| その他 | |||||||||||||||||||||||||
| 電気陰性度 | 不明（ポーリング） | ||||||||||||||||||||||||
| 比熱容量 | 5193 J/(kg*K) | ||||||||||||||||||||||||
| 導電率 | 不明 | ||||||||||||||||||||||||
| 熱伝導率 | 0.152 W/(m*K) | ||||||||||||||||||||||||
| 第1ION化エネルギー | 2372.3 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| 第2ION化エネルギー | 5250.5 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| （比較的）安定同位体 | |||||||||||||||||||||||||
| 注記がない限り国際単位系使用及び標準状態下。 | ||||||||||||||||||||||||
| Table of contents |
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2 用途 3 同位体 |
特徴
標準状態ではヘリウムは単原子ガスとしてのみ存在できる。ヘリウムを固化するには非常に特殊な条件下におかなければならない。元素の中で沸点が最も低く、標準圧力下では温度を下げて絶対零度になっても液体のままであり、固化するにはさらに高い圧力をかける必要がある。液体とガスの臨界温度の差は 5.19 K しかない。固体ヘリウムは H-3 と H-4 で必要な圧力が異なり、圧力を調節して体積の30%をもコントロールすることができる。ヘリウムは比熱容量が非常に高く、密度の高い蒸気となり、部屋の温度が上昇すると素早く膨張する。
固体ヘリウムは 15 K、100MPa という非常に低い温度と高い圧力の元でしか存在できない。だいたいこのくらいの温度以上になると相転移を起こしてしまう。これ以下の温度ではそれぞれ立方体型の分子を作っている。（※以下訳抜け）
極低温下のヘリウムは超流動を示す。
用途
ヘリウムは空気よりも軽いため、浮揚用ガスとして使われ、広告用バルーンや天体観測用気球、軍事用偵察気球などに使用されている。ヘリウムは水素の 92.64%もの浮揚力があり、燃えないため、水素よりも安全なガスとして風船のガスなど広く利用されている。
その他の用途としては以下のような物がある。
歴史
ヘリウム （英 Herium、Greek helios、太陽の意）は1868年にフランスのピエール・ジャンセンとイギリスのノーマン・ロッキャーがそれぞれ別個に存在を予言した。二人ともその年にあった日食の太陽光線について研究をしており、分光学での輝線スペクトルから未知の元素があることに気付いた。エドワード・フランクランドがジャンセンの予言を立証し、さらにその元素が太陽の観測から発見されたことから、ギリシャ語で太陽の神の意であるヘリオス（Helios）に -ium をつけた名前を提案した。-ium は本来金属につける名称だが、この時点ヘリウムは金属と思われていたからだった。元素記号 He はその頭文字である。1895年にイギリスのウィリアム・ラムゼー卿によりヘリウム単体が取り出され、精製した結果金属でないことがわかったが、名前が変更されることはなかった。スウェーデンの化学者ニールス・ラングレットとパー・テオドール・クレーベはラムゼーと別個にヘリウムの分離に成功していた。
1907年にエルネスト・ラザフォードとトーマス・ロイズはアルファ粒子がヘリウムの原子核（ヘリウム4）であることを発見した。また、1908年オランダのハイケル・カマーリング・オネスは 0.9 K まで温度を下げることで液体ヘリウムを初めて製造した。この偉業により彼は1926年にノーベル賞を受けている。また、オネスの弟子であるウィレム・ヘンドリック・ケーソンは1926年に初めて固体ヘリウムを作ることに成功した。
同位体
ヘリウム原子の原子核は 2つの陽子と2つの中性子からなり、周りを2つの電子が回って構成される（ヘリウム4）。同位体にヘリウム3（陽子 2、中性子 1、電子 2）がある。
ヘリウム3は、天然には非常に僅かしか存在しないので、原子炉で生成したものが利用される。原子炉内で、リチウム6に中性子を当てると、三重水素とヘリウム4ができ、この三重水素がベータ崩壊して、ヘリウム3となる（半減期12.5年）。
simple:Helium
