Tên của nguyên tố này bắt nguồn từ Helios, tên của thần Mặt Trời trong thần thoại Hy Lạp, do nguồn gốc nguyên tố này được tìm thấy trong quang phổ trên Mặt Trời.. Trong khí quyển Trái Đ
Trang 1Nguyên tố hóa học Heli
2 hyđrô ← heli → liti
He
↓
Ne
Bảng đầy đủ
Tổng quát
Tên, Ký hiệu, Số heli, He, 2
Nhóm, Chu kỳ, Khối 18, 1, p
Khối lượng riêng, Độ cứng 0,1785 kg/m³, 0
Trang 2Bề ngoài không màu
Tính chất nguyên tử
Khối lượng nguyên tử 4,002602 2 đ.v.C
Bán kính nguyên tử (calc.) 2 ( ) pm
Bán kính cộng hoá trị 32 pm
Bán kính van der Waals 140 pm
Cấu hình electron [He]1s2
e- trên mức năng lượng 2
Trạng thái ôxi hóa (Ôxít) 0 (trơ)
Cấu trúc tinh thể lập phương
Tính chất vật lý
Trang 3Trạng thái vật chất khí
Điểm nóng chảy 0,95 K (-458 °F)
Trạng thái trật tự từ
Thể tích phân tử ×10-6 m³/mol
Nhiệt bay hơi 0,0845 kJ/mol
Nhiệt nóng chảy 5230 kJ/mol
Áp suất hơi Pa tại K
Vận tốc âm thanh m/s tại K
Thông tin khác
Độ âm điện (thang Pauling)
Trang 4Nhiệt dung riêng 5193 J/(kg·K)
Độ dẫn nhiệt 0,152 W/(m·K)
Năng lượng ion hóa 1 2.372,3 kJ/mol
2 5.250,5 kJ/mol
Chất đồng vị ổn định nhất
iso TN (quyển khí) t½ DM DE MeV DP
³He 0,000 137% Ổn định có 1 neutron
4
He 99,999 –863% Ổn định có 2 neutron
6
He tổng hợp 806,7 ms β- 3,508 6Li
Đơn vị SI và STP được dùng trừ khi có ghi chú
Trang 5Heli (hay Hêli) là nguyên tố trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu He và số
hiệu nguyên tử bằng hai Tên của nguyên tố này bắt nguồn từ Helios, tên của thần
Mặt Trời trong thần thoại Hy Lạp, do nguồn gốc nguyên tố này được tìm thấy trong quang phổ trên Mặt Trời
Thuộc tính
Heli có điểm sôi thấp nhất trong tất cả các nguyên tố và chỉ có thể đông đặc dưới
áp suất rất cao Nguyên tố này thường thường là khí đơn nguyên tử và về mặt hoá học nó là trơ
Sự phổ biến
Ống Heli đang phát sáng
Heli là nguyên tố nhiều thứ hai trong vũ trụ, sau hyđrô Trong khí quyển Trái Đất mật độ heli theo thể tích là 5,2 x 10-6 tại mực nước biển và tăng dần đến độ cao 24
km, chủ yếu là do phần lớn heli trong bầu khí quyển Trái Đất đã thoát ra ngoài khoảng không gian vũ trụ vì tỷ trọng thấp và tính trơ của nó Có một lớp trong bầu khí quyển Trái Đất ở độ cao khoảng 1.000 km mà ở đó heli là chất khí chủ yếu (mặc dù tổng áp suất gây ra là rất nhỏ)
Trang 6Heli là nguyên tố phổ biến thứ 71 trong vỏ Trái Đất, chiếm tỷ lệ 8 x 10-9, còn trong nước biển chỉ có 4 x 10-12 Nói chung, nó hình thành từ sự phân rã phóng xạ của các nguyên tố, do vậy người ta có thể tìm thấy heli trong các mỏ khoáng chất chứa urani, thori v.v và trong vài loại nước khoáng cũng như khí phun trào núi lửa Heli tồn tại trong nhiều loại khí tự nhiên
Đồng vị
Có 8 đồng vị của heli, nhưng chỉ heli-3 và heli-4 là bền Trong khí quyển Trái Đất, trong một triệu nguyên tử 4He có một nguyên tử 3He.[1] Không giống như các
nguyên tử khác, sự phổ biến của các đồng vị heli thay đổi tùy theo nguồn gốc, do các quá trình hình thành khác nhau Đồng vị phổ biến nhất, heli-4, được tạo ra trên Trái Đất từ phân rã anpha của các nguyên tố phóng xạ nặng hơn; các hạt anpha sinh ra bị ion hóa hoàn toàn hạt nhân heli-4 Heli-4 là hạt nhân ổn định bất thường
do các nucleon được sắp xếp vào lớp vỏ đầy đủ Nó cũng được tạo ra với số lượng lớn trong tổng hợp hạt nhân Big Bang.[2]
Heli-3 có chỉ có mặt trên Trái Đất ở dạng vết; đa số trong đó có từ lúc hình thành Trái Đất, mặc dù một số rơi vào Trái Đất trong bụi vũ trụ.[3] Một lượng vết cũng được tạo ra từ phân rã beta của triti.[4] Các đá trong vỏ Trái Đất có các tỉ lệ đồng vị thay đổi khoảng 1/10, và các tỉ lệ này có thể được dùng để khảo sát nguồn gốc của các đá và thành phần lớp phủ của Trái Đất.[3] 3He phổ biến hơn trong các ngôi sao
ở dạng sản phẩm của phản ứng tổng hợp hạt nhân Do đó trong môi trường liên sao, tỉ lệ 3He so với 4He cao khoảng 100 lần so với trên Trái Đất.[5] Các vật liệu ngoài hành tinh như tầng phong hóa của mặt trăng và tiểu hành tinh có heli-3 ở dạng vết, chúng được hình thành từ sự bắn phá của gió Mặt Trời Bề mặt Mặt Trăng chứa heli-3 với nồng độ 0.01 ppm.[6][7] Một số người, đầu tiên là Gerald Kulcinski năm 1986,[8] đã đề xuất thám hiểm mặt trăng, khai thác lớp phong hóa mặt trăng và sử dụng heli-3 trong phản ứng tổng hợp hạt nhân
Trang 7Heli-4 hóa lỏng có thể được làm lạnh ở khoảng 1 kelvin bằng làm lạnh bay hơi torng 1-K pot Cách làm lạnh tương tự cũng áp dụng cho heli-3, đồng vị này có điểm sôi thấp hơn nên có thể lạnh ở 0,2 kelvin trong helium-3 refrigerator Hỗn hợp cân bằng của 3He và 4He lỏng dưới 0,8 K tách thành hai pha không trộn lẫn do
sự khác biệt của chúng (chúng tuên theo các thống kê lượng tử khác nhau: các nguyên tử heli-4 tuên theo boson trong khi heli-3 tuân theo fermion).[9] Dilution refrigerators use this immiscibility to achieve temperatures of a few millikelvins
Nó có thể tạo ra các đồng vị heli ngoại lai, mà chúng có thể phân rã nhanh chóng thành các chất khác Đồng vị heli nặng tồn tại ngắn nhất là heli-5 có chu kỳ bán rã 7,6×10–22 giây Heli-6 phân rã bằng cách phát ra hạt beta và có chu kỳ bán rã 0,8 giây Heli-7 cũng phát ra hạt beta cũng như tia gamma Heli- và heli-8 được tạo ra trong các phản ứng hạt nhân nhất định.[9] Heli-6 và heli-8 thể hiện là một nuclear halo Heli-2 (2 proton, không có neutron) là một đồng vị phóng xạ phân rã bằng phát xạ proton thành proti (hydro), có chu kỳ bán rã 3×10–27 giây.[9]
Ứng dụng
Heli được dùng để đẩy các bóng thám không và khí cầu nhỏ do tỷ trọng riêng nhỏ hơn tỷ trọng của không khí và như chất lỏng làm lạnh cho nam châm siêu dẫn
Đồng vị Heli-3 có nhiều trong gió mặt trời nhưng mà phần lớn chúng bị từ trường của trái đất đẩy ra Người ta đang nghiên cứu khai thác Heli-3 trên mặt trăng để sử dụng như một nguồn năng lượng rất tiềm năng.[10]
Tham khảo
1 ^ Emsley, John (2001) Nature's Building Blocks Oxford: Oxford
University Press 175–179 ISBN 0-19-850341-5
Trang 82 ^ Lỗi chú thích: Thẻ <ref> sai; không có nội dung trong thẻ ref có tên bigbang
3 ^ a b Anderson, Don L.; Foulger, G R.; Meibom, A (2 tháng 9 năm 2006)
“Helium Fundamentals” MantlePlumes.org Truy cập 20 tháng 7 năm
2008
4 ^ Novick, Aaron (1947) “Half-Life of Tritium” Physical Review 72: 972–
972 doi:10.1103/PhysRev.72.972.2
5 ^ Zastenker G N et al (2002) “Isotopic Composition and Abundance of
Interstellar Neutral Helium Based on Direct Measurements” Astrophysics
45 (2): 131–142 doi:10.1023/A:1016057812964
http://www.ingentaconnect.com/content/klu/asys/2002/00000045/00000002 /00378626 Truy cập 20 tháng 7 năm 2008
6 ^ “Lunar Mining of Helium-3” Fusion Technology Institute of the
University of Wisconsin-Madison (19 tháng 10 năm 2007) Truy cập 9 tháng 7 năm 2008
7 ^ Slyuta, E N.; Abdrakhimov, A M.; Galimov, E M (2007) “The
estimation of helium-3 probable reserves in lunar regolith” (PDF) Lunar and Planetary Science XXXVIII Truy cập 20 tháng 7 năm 2008
8 ^ Hedman, Eric R., “A fascinating hour with Gerald Kulcinski”, The Space
Review, 16 tháng 1 năm 2006 Truy cập 20 tháng 7 năm 2008
9 ^ Lỗi chú thích: Thẻ <ref> sai; không có nội dung trong thẻ ref có tên enc
10 ^ [1]
