הליום

הליום (He) הוא יסוד כימי ומספרו האטומי 2. זהו גז אציל, כלומר גז שאינו מגיב כימית, חד־אטומי, חסר צבע וללא ריח. נקודת הרתיחה שלו הנמוכה ביותר בין היסודות, והוא מתמצק רק בלחץ גבוה. בהיותו קל יותר מהאוויר משתמשים בו למילוי בלונים וספינות אוויר. הוא היסוד השני בשכיחותו ביקום, אחרי מימן.

ההליום בעל קיבול חום סגולי גבוה ומאופיין כחסר פעילות כימית בתנאי חדר. בתנאים רגילים הוא מתנהג כגז אידיאלי (מודל פשוט לגז). בתנאים קיצוניים, כאשר מפגיזים אותו באלקטרונים, יכולים להיווצר תרכובות ויונים בלתי־יציבים כמו HeNe, HeF2, WHe2 והיונים He2+, HeH+ ו־HeD+.
הליום כמעט ולא מתמצק בלחץ אטמוספירי, אפילו בטמפרטורות קרובות לאפס המוחלט. מוצק הליום נוצר רק בלחצים גבוהים והוא דחוס מאוד.

הליום הוא מהגזים בעלי מקדם ג'ול, תומסון שלילי בתנאים סטנדרטיים. משמעות הדבר היא שהוא מתחמם בהתפשטות מלחץ גבוה לנמוך, אלא אם טמפרטורת ההתחלה נמוכה יותר מטמפרטורת האינוורסיה שלו, בסביבות 32, 50 קלווין, אז הוא מתקרר בהתפשטות.

כשההליום מקורר מתחת ל־2.175 K הוא הופך לנוזל־על (superfluid או Helium II). מצב זה מאופיין בזרימה ללא חיכוך, צמיגות כמעט אפס, מוליכות חום גבוהה ויכולת לעבור דרך פתחים זעירים.

הליום משמש למילוי בלונים וספינות אוויר בגלל משקלו הסגולי הנמוך.

האיזוטופים העיקריים הם 4He ו־3He. שתי הצורות הראו תופעות של נוזל־על: 4He כבר ב־1938 ו־3He אף הן התגלו אחר כך.

קו צהוב באורך גל 587.49 ננומטר נצפה בספקטרום השמש במהלך ליקוי ב־18 באוגוסט 1868. פייר ז'נסן ורוברט לוקייר זיהו את הקו, ולוקייר קרא ליסוד על שם השמש (הליוס). ב־26 במרץ 1895 הבודיד ויליאם רמזי הליום על פני כדור הארץ מריאקציה של המינרל קלוויט עם חומצות. ב־1907 הראו ארנסט רתרפורד ותומאס רויידס שחלקיקי אלפא הם גרעיני הליום. הייק קאמרלניג אונס הנזיל הליום לראשונה ב־1908. בשנת 1926 הושג הליום מוצק בלחץ גבוה, וב־1938 גילו את נוזל־העל ב־4He (וב־1972 גם ב־3He).

הליום מהווה כ־23% ממסת החומר הרגיל (לא כולל חומר אפל) ביקום. הוא מרוכז בכוכבים, שם נוצר בתהליכי היתוך של מימן. לפי תיאורית המפץ הגדול יוצר רוב ההליום בתקופות הראשונות, בתוך שלוש הדקות הראשונות.
על פני כדור הארץ הוא נדיר, כ־5.2 חלקים למיליון באטמוספירה, כי הוא בקלות בורח לחלל. בקרום כדור הארץ הוא מדורג במקום ה־71 בשכיחות. מקורו המקומי של ההליום הוא דעיכה רדיואקטיבית של אורניום ותוריום, שבה נפלטים חלקיקי אלפא (שגם הם גרעיני הליום), והקרום מייצר כ־30 טון הליום בשנה.

הליום אינו רעיל ואין לו תפקיד ביולוגי משמעותי. שאיפת הליום מהכלי מעלה את גובה הקול כי מהירות הקול בהליום גבוהה יותר מאשר באוויר. אם נושמים הליום במקום חמצן, הגוף אינו מקבל חמצן מספק; זה עלול להוביל לאיבוד הכרה ולמוות, ולעיתים בלי תחושת מחנק ברורה עקב מנגנון הנשימה.

הליום (He) הוא יסוד כימי. מספרו האטומי הוא 2. זהו גז לבן־אין־צבע וללא ריח. גז אציל זה לא מגיב בקלות עם חומרים אחרים. אטום הליום בדרך כלל בודד, כלומר מולקולה של אטום אחד.

הליום רותח בטמפרטורה הנמוכה ביותר מכל היסודות. הוא לא מתמצק בלחץ רגיל. רק בלחצים מאוד גבוהים הוא הופך למוצק. כשההליום מקורר מאוד, מתחת ל־2.175 קלווין, הוא הופך לנוזל־על. נוזל־על זורם בלי חיכוך ויכול לעבור דרך חורים זעירים.

משתמשים בהליום למלא בלונים וספינות אוויר. זה קורה כי הוא קל יותר מהאוויר.

יש שני איזוטופים חשובים: 4He ו־3He. שניהם הראו תופעות מיוחדות של נוזל־על.

ראשית זיהו את ההליום בשמש ב־1868 על ידי מדידה של קו צהוב בספקטרום. ב־1895 ויליאם רמזי הבודיד הליום על כדור הארץ. ב־1908 הליום הונזל לראשונה לנוזל, וב־1938 גילו את תכונת נוזל־העל ב־4He.

הליום נפוץ מאוד בחלל. הוא השני בשכיחותו ביקום אחרי מימן. כוכבים מייצרים הליום מתוך מימן בתהליך הנקרא היתוך גרעיני. על פני האדמה יש מעט הליום, כי הוא בורח לחלל. הרבה מההליום על כדור הארץ נוצר מדעיכה של יסודות רדיואקטיביים כמו אורניום ותוריום, שמשאירים חלקיקי אלפא (שזה גרעין הליום).

הליום לא רעיל. שאיפת מעט ממנו מבלון משנה את הקול והופכת אותו גבוה יותר. אבל נשימה של הליום במקום חמצן מסוכנת. היא עלולה לגרום לאיבוד הכרה. לכן לא ראוי לשאוף הליום מכלים סגורים.