Úvod
Hélium (He) je chemický prvok, ktorý je za normálnych podmienok bezfarebný plyn bez chuti a zápachu, s najnižšou teplotou varu zo všetkých prvkov. Je druhým najrozšírenejším prvkom vo vesmíre po vodíku. Jeho protónové číslo je 2, čo znamená, že má v jadre dva protóny. V periodickej tabuľke patrí do 18. skupiny, medzi vzácne plyny, a je extrémne nereaktívny. Na Zemi je pomerne vzácne a získava sa frakčnou destiláciou zo zemného plynu, v ktorom je zachytené. Využíva sa napríklad na plnenie balónov a v chladiacich technológiách.
Vlastnosti
Hélium (He) je bezfarebný, nehorľavý plyn bez chuti a zápachu, druhý najľahší prvok vôbec. Jeho hustota je výrazne nižšia ako hustota vzduchu, čo spôsobuje, že balóny ním naplnené stúpajú. Má najnižší bod varu a topenia zo všetkých známych prvkov, blížiaci sa k absolútnej nule. Pri extrémne nízkych teplotách prechádza do unikátneho supratekutého stavu, známeho ako hélium II, ktorý vykazuje nulovú viskozitu. Z chemického hľadiska je hélium takmer úplne inertné. Ako vzácny plyn má plne zaplnenú valenčnú elektrónovú vrstvu, preto za bežných podmienok netvorí stabilné chemické zlúčeniny.
Pôvod názvu
Názov hélium pochádza zo starogréckeho slova pre boha Slnka, „Helios“ (ἥλιος). Prvok dostal toto meno, pretože bol prvýkrát objavený mimo Zeme. V roku 1868 si astronómovia počas zatmenia Slnka všimli v jeho svetelnom spektre neznámu žltú čiaru, ktorá nepatrila žiadnemu vtedy známemu prvku.
Objav
Príbeh objavu hélia je jedinečný, pretože bolo najprv detegované vo vesmíre, nie na Zemi. V roku 1868 francúzsky astronóm Pierre Janssen počas zatmenia Slnka spozoroval v slnečnej chromosfére neznámu žltú spektrálnu čiaru. Nezávisle od neho britský vedec Norman Lockyer usúdil, že línia patrí novému prvku. Navrhol preň názov hélium, odvodený od gréckeho slova „helios“, čo znamená Slnko. Na Zemi bolo hélium prvýkrát izolované až v roku 1895 škótskym chemikom Williamom Ramsayom z minerálu kleveit, čím sa definitívne potvrdila jeho pozemská existencia.
Výskyt v prírode
Hoci je hélium druhým najrozšírenejším prvkom vo vesmíre, kde vzniká jadrovou fúziou vo hviezdach, na Zemi je pomerne vzácne. Jeho nízka hmotnosť mu umožňuje unikať z atmosféry do vesmírneho priestoru. Pozemské hélium je produktom rádioaktívneho rozpadu ťažkých prvkov, ako sú urán a tórium, hlboko v zemskej kôre. Tento plyn sa hromadí v ložiskách zemného plynu, odkiaľ sa komerčne získava. Získava sa procesom frakčnej destilácie, kde sa zemný plyn ochladí, ostatné zložky skvapalnejú a plynné hélium s najnižším bodom varu sa oddelí.
Využitie
Hélium je známe najmä plnením balónov a vzducholodí, využívajúc svoju extrémne nízku hustotu. Jeho najdôležitejšie priemyselné využitie je však ako kryogénna chladiaca kvapalina. V kvapalnom stave chladí supravodivé magnety v MRI skeneroch a urýchľovačoch častíc na teplotu blízku absolútnej nule. Potápači dýchajú zmes hélia a kyslíka, Heliox, aby predišli dusíkovej narkóze pri hlbokých ponoroch. Používa sa aj ako ochranný plyn pri zváraní a vo výrobe polovodičov. V prírode neustále vzniká ako produkt rádioaktívneho rozpadu hlboko v Zemi, odkiaľ sa komerčne ťaží z ložísk zemného plynu.
Zlúčeniny
Hélium je preslávené svojou extrémnou chemickou inertnosťou; je to druhý najmenej reaktívny prvok. Z tohto dôvodu v prírode netvorí vôbec žiadne stabilné zlúčeniny a existuje výlučne ako samostatné, neviazané atómy. Ani ľudia za bežných podmienok nedokážu vyrobiť jeho stabilné zlúčeniny. V extrémnych laboratórnych podmienkach sa ho však vedcom podarilo donútiť k reakcii. Pri obrovských tlakoch bola vytvorená exotická zlúčenina helid disodný (Na₂He). Iné takzvané zlúčeniny sú len štruktúry, kde je atóm hélia fyzicky uväznený, napríklad vnútri fullerénových klietok, bez tvorby skutočných chemických väzieb.
Zaujímavosti
Hélium je jediný prvok, ktorý pri štandardnom tlaku zostáva kvapalný až po absolútnu nulu; na jeho stuhnutie je potrebný aj veľmi vysoký tlak. Pod teplotou približne 2,17 Kelvina sa kvapalné hélium mení na unikátny stav hmoty nazývaný supratekutina (Hélium II). Táto výnimočná kvapalina má nulovú viskozitu, čo jej umožňuje prúdiť bez akéhokoľvek trenia, šplhať sa po stenách nádoby a prenikať cez mikroskopické trhliny. Známy efekt piskľavého hlasu po vdýchnutí je spôsobený tým, že zvuk sa v ňom šíri takmer trikrát rýchlejšie ako vo vzduchu.
