Helium je prvek s nejnižší teplotou varu, 4,2 K. Za normálního tlaku nelze ochlazováním připravit pevné helium. Pokud je ochlazeno pod 2,18 K přechází do supratekutého stavu, kdy teče bez vnitřního tření. Je to druhý nejrozšířenější prvek ve vesmíru, obsahují ho všechny svítící hvězdy. Na zemi se vyskytuje především v zemním plynu[13] a minerálech, ze kterých se získává vymrazováním.
| Atomové číslo | 2 | Počet stabilních izotopů | 2 |
| Atomová hmotnost | 4,002602 | Elektronová konfigurace | 1s2 |
| Teplota tání [°C] | -272,20 (2,5 MPa) | Teplota varu [°C] | -268,928 |
| Elektronegativita | – | Hustota [kg.m-3] | 0,1786 |
Záměnou obou elektronů helia za jeden mion se povedlo velmi přesně stanovit průměr jádra na hodnotu 1,67824 fm.[11,12]
Izotopy
Známe pouze devět izotopů helia, dva jsou stabilní,[14] zbylé mají velmi krátké poločasy přeměny.
| Izotop | Poločas přeměny | Zastoupení v přírodě [%] |
| 2He | <<10-9 s | – |
| 3He | stabilní | 0,0002 |
| 4He | stabilní | 99,9998 |
| 5He | 602 ys | – |
| 6He | 806,92 ms | – |
| 7He | 2,51 zs | – |
| 8He | 119,5 ms | – |
| 9He | 2,5 zs | – |
| 10He | 260 ys | – |
Chemické vlastnosti
Klasické sloučenina helia nejsou za laboratorních podmínek známé, ale bylo připraveno několik endohedrálních derivátů fullerenu.
Ve vesmíru byla pozorována binární sloučenina helia a vodíku – hydrid helia.[9,10]
Využití
Helium je důležité chladivo v kryotechnice a v supravodivých technologiích. Pro teploty pod 4,2 K se využívá kapalné helium, plynné helium se využívá v kryostatech pro teploty kolem 20 K. První kapalné helium připravil Heike Kamerlingh Onnes. V současnosti je kapalné helium důležitou strategickou surovinou, které je bohužel vzhledem k poptávce malé množství.[7,8,16]
NMR
Helium má jeden NMR aktivní izotop, 3He, se spinem 1/2. V případě obohacených vzorků se jedná o velmi citlivé jádro. Jeho nevýhodou je pomalá relaxace a nízká frekvence, která je mimo rozsah běžných NMR sond. Jako primární standard se používá plynné helium.[15]
| 3He | |
|---|---|
| Spin | 1/2 |
| Zastoupení v přírodě [%] | 0,000137 |
| Rozsah chemických posunů | -50 – +8 |
| Citlivost vzhledem k 1H | 0,44212 |
| Citlivost vzhledem k 13C | 3,27×10-3 |
| Rezonanční frekvence v poli 1 T | 32,4360 |
Chemické posuny
Jádro 3He má střední rozsah chemických posunů, asi 60 ppm.
Helium interaguje s běžnými solventy velmi slabě, posuny jeho roztoků se pohybují v intervalu od -0,8 do +0,2 ppm. Zajímavé jsou chemické posuny endohedrálních derivátů fullerenů a jejich iontů.
| Sloučenina | δ [ppm] | Anion | δ [ppm] |
| He@C60 | -6,40 | He@C606- | -49,27 |
| He@C70 | -28,82 | He@C706- | +8,20 |
| He@C76 | -18,75 | He@C766- | -20,62 |
| He2@C70 | -28,81 | He2@C706- | +8,04 |
| He2@C76 | -18,61 | He2@C766- | -20,55 |
| He2@C78 | -16,79 | He2@C786- | -32,54 |
Odkazy
- Příprava He@C60 a He2@C60 pomocí exploze
- Helium na české wikipedii
- Helium na anglické wikipedii
- He NMR
- NMR shielding of helium-3 in the micropores of zeolites
- Proč je na Zemi tak málo helia?
- Helium in crisis
- Helium should be recycled
- Hydrid helia ve vesmíru
- Helium hydride ion detected in space for the first time
- Size of helium nucleus measured more precisely than ever before
- Fyzici získali zatím nejpřesnější údaj o velikosti jádra hélia
- Helium: South Africa strikes new ‚gold‘
- CIAAW – Helium
- An overview of Helium-3 NMR: Recent developments and applications
- The world keeps running out of helium. There is now a race to prepare for the next shortage
Navigace
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| H | He | ||||||||||||||||
| Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||
| Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||
| K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr |
| Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe |
| Cs | Ba | La | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn |
| Fr | Ra | Ac | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |
| Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu |
| Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr |
6 Replies to “Helium”