HELIUM (He) Nomor atom : 2
Neutron : 2
Ar : 4.002602 g/mol
Golongan : Gas Mulia/ VII A
Periode : 1
Warna : tak berwarna
Klasifikasi : non-metal
Titik didih : 4.22 K (-268.93oC)
Titik beku : 0.95 K (-272.2oC)
Nama asli : helios (sun)
Ketersediaan:
Helium di bumi sangat sedikit sekali karena hampir semua yang ada setelah pembentukan bumi menghilang karena begitu ringan. Hampir semua helium yang tersisa di bumi ini adalah hasil dari peluruhan radioaktif.Sementara ada beberapa helium di atmosfer, saat ini isolasi dari sumber pencairan dan pemisahan udara tidaklah murah. Oleh karena itu lebih mudah, dan murah, untuk mengisolasi gas dari gas alam tertentu. Konsentrasi helium dalam gas alam di Amerika Serikat adalah 7% dan sumber lain termasuk gas alam dari beberapa sumber di Polandia.
Sumber :
Ditemukan dalam gas alam dan di udara (5 bagian per miliar) Terus-menerus kalah ruang; digantikan dengan peluruhan radioaktif (partikel alfa). Helium adalah unsur kedua paling berlimpah di alam semesta dengan massa (25%). Sebagian besar helium yang disediakan di seluruh dunia berasal dari daerah sekitar Amarillo, Texas. Produksi komersial tahunan adalah sekitar 4500 ton.
Kelimpahan di alam semesta :
Alam semesta : 2,3 x 105 ppm (berat)
Matahari : 2,3 x 105 ppm (berat)
Suasana : 5.2 ppm
Kulit bumi : 0,008 ppm
Air laut : 7 x 10-6 ppm
Kegunaan :
Digunakan dalam balon karena lebih ringan dari udara, dan tidak seperti hidrogen, tidak mudah terbakar; menyelam dalam laut dan pengelasan. Juga digunakan dalam penelitian temperatur yang sangat rendah dan pendingin pembangkit listrik nuklir. Masa Depan menggunakan mungkin termasuk penggunaan sebagai pendingin untuk pembangkit listrik fusi nuklir dan dalam superkonduktor sistem listrik.
Pada temperatur yang sangat rendah, helium cair digunakan untuk mendinginkan logam tertentu untuk menghasilkan superkonduktivitas, seperti di superkonduktor magnet yang digunakan dalam pencitraan resonansi magnetik. Helium pada suhu rendah juga digunakan dalam cryogenics.
Karena inert, helium digunakan sebagai gas pelindung dalam silikon tumbuh dan kristal germanium, dalam produksi titanium dan zirkonium, dalam kromatografi gas, dan sebagai suasana untuk melindungi dokumen-dokumen sejarah. Helium ini juga membuat berguna di terowongan angin supersonik.
Kelimpahan di Alam :
Helium adalah unsur kedua paling berlimpah di alam semesta yang dikenal setelah hidrogen dan merupakan 23% dari massa unsur alam semesta. Hal ini terkonsentrasi di bintang, di mana ia terbentuk dari hidrogen oleh fusi nuklir dari reaksi rantai proton-proton dan siklus CNO. Menurut model Big Bang awal pengembangan alam semesta, sebagian besar helium terbentuk selama nukleosintesis Big Bang, dari satu sampai tiga menit setelah Big Bang. Dengan demikian, pengukuran kelimpahan yang berkontribusi pada model kosmologis.
Dalam atmosfer bumi, konsentrasi helium menurut volumenya hanya 5,2 bagian per juta, terutama karena sebagian besar helium menghilang dari atmosfer bumi ke ruang angkasa karena kelembaman dan massa rendahnya. Dalam heterosphere Bumi, bagian dari atmosfer atas, helium dan gas-gas ringan lainnya adalah unsur paling berlimpah.
Hampir semua helium di Bumi adalah hasil dari peluruhan radioaktif. Produk peluruhan terutama ditemukan dalam mineral uranium dan thorium, termasuk cleveites, bijih-bijih uranium, monasit carnotite, dan beryl, karena mereka memancarkan partikel alpha, yang terdiri dari inti helium (He2 +) untuk yang mudah menggabungkan elektron. Dengan cara ini suatu estimasi 3,4 liter per tahun helium dihasilkan per kilometer kubik kerak bumi. Dalam kerak bumi, konsentrasi helium adalah 8 bagian per miliar. Dalam air laut, konsentrasi hanya 4 bagian per triliun. Ada juga jumlah yang kecil di mata air mineral, gas vulkanik, dan besi meteorit. Konsentrasi terbesar di planet ini dalam gas alam, dari yang paling helium komersial berasal.
Ekstrasi Modern :
Untuk skala besar, helium diekstraksi dengan penyulingan fraksional dari gas alam, yang berisi hingga helium 7%. Karena helium memiliki titik didih lebih rendah daripada elemen lainnya, suhu rendah dan tekanan tinggi digunakan untuk mencairkan hampir semua gas-gas lain (kebanyakan nitrogen dan metana).Gas helium dihasilkan lewat pemurnian dengan eksposur yang berurutan untuk menurunkan suhu, di mana hampir semua sisa nitrogen dan gas-gas lain hasil endapan dari campuran gas. Arang aktif digunakan sebagai langkah pemurnian terakhir, biasanya menghasilkan 99,995% murni, Grade-A, helium.Pengotor utama dalam Grade A helium-neon.
Pada 2004, lebih dari 150.000.000 meter kubik helium diekstrak dari gas alam atau ditarik dari cadangan helium, setiap tahunnya, dengan sekitar 84% dari produksi dari Amerika Serikat, 10% dari Aljazair, dan sebagian besar sisanya dari Kanada , Cina, Polandia, Qatar, dan Rusia. Di Amerika Serikat, helium sebagian besar diproduksi di Kansas dan Texas.
Difusi gas alam mentah melalui membran semi-permeable khusus dan hambatan lainnya adalah metode lain untuk memulihkan dan memurnikan helium. Helium dapat disintesis oleh penembakan lithium atau boron dengan proton kecepatan tinggi, tapi ini bukan metode ekonomis produksi.
 |
| gambar helium |
Sejarah :
Bukti helium pertama kali terdeteksi pada 18 Agustus 1868 sebagai garis kuning cerah dengan panjang gelombang 587,49 nanometer dalam spektrum kromosfer dari Matahari, oleh astronom Prancis Pierre Janssen saat gerhana matahari total di Guntur, India. Baris ini pada awalnya dianggap natrium. Pada tanggal 20 Oktober tahun yang sama, Inggris Norman Lockyer astronom mengamati garis kuning dalam spektrum matahari, yang ia beri nama garis D3, untuk itu dekat garis dikenal D1 dan D2 natrium, dan menyimpulkan bahwa hal itu disebabkan oleh suatu elemen di diketahui Matahari di Bumi. Dia dan ahli kimia Inggris bernama Edward Frankland elemen dengan kata Yunani untuk Matahari.
Pada 26 Maret 1895 kimiawan Inggris William Ramsay terisolasi helium di Bumi dengan memperlakukan cleveite mineral dengan asam mineral. Ramsay sedang mencari argon tetapi, setelah memisahkan nitrogen dan oksigen dari gas dibebaskan oleh asam sulfat, melihat garis terang-kuning yang cocok dengan garis D3 diamati dalam spektrum Matahari. Sampel ini diidentifikasi sebagai helium oleh Lockyer dan fisikawan Inggris William Crookes. Helium terisolasi dengan bebas dari cleveite tahun yang sama oleh ahli kimia Per Teodor Cleve dan Abraham Langlet di Uppsala, Swedia, yang mengumpulkan cukup gas untuk secara akurat menentukan berat atom. Helium juga terisolasi oleh William geokimia Amerika Francis Hillebrand sebelum penemuan Ramsay ketika ia melihat garis spektrum yang tidak biasa sementara pengujian sampel dari uraninit mineral. Hillebrand, bagaimanapun, disebabkan jalur yang nitrogen.
Pada tahun 1907, Ernest Rutherford dan Roys Thomas menunjukkan bahwa partikel alfa adalah nukleus helium. Pada tahun 1908, helium pertama kali dicairkan oleh fisikawan Belanda Heike Kamerlingh Onnes oleh pendinginan gas menjadi kurang dari satu kelvin. Dia mencoba untuk memperkuat itu dengan mengurangi suhu, tetapi gagal karena helium tidak memiliki suhu titik tripel dimana padat cair dan gas pada keadaan kesetimbangan. Ini pertama kali dipadatkan pada tahun 1926 oleh muridnya Willem Hendrik Keesom oleh menekan helium sampai 25 atmosfer tekanan.
Pada tahun 1938, fisikawan Rusia Pyotr Leonidovich Kapitsa menemukan bahwa helium-4 sudah hampir tidak ada viskositas pada temperatur mendekati nol mutlak, fenomena yang sekarang disebut superfluiditas. Pada tahun 1972, fenomena yang sama diamati dalam helium-3 oleh fisikawan Amerika Douglas D. Osheroff, David M. Lee, dan Robert C. Richardson.
Catatan :
Helium memiliki leleh terendah dan titik didih unsur apapun.Helium cair disebut "cairan kuantum" karena menampilkan properti atom pada skala makroskopik. Viskositas helium cair adalah 25 micropoises (air memiliki viskositas 10.000 mikroskopis). Seperti helium didinginkan di bawah titik transisi, ia memiliki properti yang tidak biasa superfluiditas dengan viskositas mendekati nol micropoises. Selain itu, helium cair memiliki konduktivitas termal yang sangat tinggi.
Helium adalah unsur paling ringan kedua yang terbanyak dan kedua dalam tabel periodik. Hal ini juga yang paling reaktif dari semua kelompok 18 (gas mulia).
Satu meter kubik helium akan mengangkat 1kg. Helium adalah pilihan yang lebih disukai untuk balon udara karena walaupun lebih mahal itu tidak mudah terbakar dan memiliki 92% daya dukung yang hidrogen.
Suara orang yang telah menghirup helium sementara memiliki suara bernada tinggi. Hal ini karena kecepatan suara dalam helium hampir tiga kali di udara. Meskipun efek vokal menghirup helium mungkin lucu, itu bisa berbahaya jika dilakukan secara berlebihan karena helium adalah yg menyebabkan keadaan sesak dada sederhana, sehingga menggantikan oksigen diperlukan untuk respirasi normal. Kematian karena sesak napas akan menghasilkan dalam hitungan menit jika helium murni adalah bernapas terus-menerus.
Sebuah subset dari inti cahaya yang eksotis, isotop helium eksotis mempunyai massa atom lebih besar dari isotop alami helium. Walaupun semua peluruhan isotop helium eksotis hanya setengah dan kurang dari satu detik, peneliti telah bersemangat menciptakan cahaya isotop eksotis melalui tabrakan akselerator partikel untuk membuat inti atom yang tidak biasa untuk elemen seperti helium, lithium, dan nitrogen. Struktur nuklir aneh dari isotop seperti itu mungkin menawarkan wawasan ke dalam sifat neutron terisolasi.
Isotop helium yang paling banyak dipelajari eksotis, misalnya, adalah helium-8. isotop Hal ini diduga terdiri dari inti helium-4 normal dikelilingi oleh empat neutron dijuluki sebagai "halo" (6He juga memiliki lingkaran neutron). Halo inti telah menjadi area penelitian intensif. isotop sampai helium-10, dengan dua proton dan delapan neutron, telah dikonfirmasi. Sebagai perbandingan, yang paling umum Dia-4 isotop hanya memiliki dua neutron.
Ada delapan isotop helium diketahui, tetapi hanya helium-3 dan helium-4 adalah stabil. Dalam atmosfer bumi, ada satu la-3 atom untuk setiap juta Dia-4 atom.
Isotop yang paling umum, helium-4, diproduksi di Bumi oleh alfa peluruhan unsur-unsur radioaktif berat, partikel alpha yang muncul sepenuhnya terionisasi helium-4 inti. Helium-4 adalah inti luar biasa stabil karena nukleon yang diatur ke dalam cangkang lengkap. Hal ini juga terbentuk dalam jumlah besar selama nukleosintesis Big Bang.
Gas xenon ini terbukti dapat menyembuhkan seorang bayi di Inggris yang bernama Riley Joyce . Riley memiliki kemungkinan 50 persen luka permanen di otak yang dapat menyebabkan cacat seperti cerebral palsy. Setelah ia dirawat selama beberapa hari dengan pemberian xenon secara rutin ia pun dapat bernafas seperti bayi bayi normal lainnya.
