Helium
Helium verfügt über 2 Elektronen in der Valenzschale, die damit bereits vollständig besetzt ist. Es ist ein reaktionsträges Edelgas das in Form von He-Atomen vorliegt.
Auf der Erde ist es selten, im Weltall allerdings häufig. Bedeutsam ist sein Einsatz in der Kältetechnik.
Eigenschaften des Elements
| Einordnung in das Periodensystem der Elemente und Eigenschaften | Atombau |
| Ordnungszahl: 2 | 2 Protonen 2 Elektronen |
| 1. Periode | 1 besetzte Elektronenschale |
| VIII. Hauptgruppe | 2 Außenelektronen |
| Elektronenkonfiguration im Grundzustand | 1s2 |
| Elektronegativität | |
| Ionisierungsenergie in eV | 24,587 |
| häufigste Oxidationszahlen | |
| Atommasse des Elements in u | 4,00 |
| Atomradius in 10- 1 0m | 1,28 |
| Ionenradius in 10- 1 0m | |
| Aggregatzustand im Normalzustand | gasförmig |
Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur
Dichte in  bei 25 °C | 0,18 |
| Härte nach Mohs | |
Schallgeschwindigkeit in  | 965 |
| Schmelztemperatur in °C bei 3 MPa | -270 |
spezifische Schmelzwärme in  | 5,25 |
| Siedetemperatur in °C | -269 |
| spezifische Verdampfungswärme in | 204,86 |
Standardentropie S0 in  | |
Wärmeleitfähigkeit in  bei 27 °C | 0,152 |
spezifische Wärmekapazität in  | 5,21 |
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3  | |
spez. elektrischer Widerstand in  | |
| Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre, Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe) | 0,000 000 4 |
Die Luftballons sind mit Helium gefüllt.
Schalenmodell
Periode: 1 (K)
Hauptgruppe: VIII
Außenelektronen: 2
Isotope des Elements
| Ordnungszahl Z | Massen- zahl A | Atommasse in u | Häufigkeit in % | Art der Strahlung und Energie in MeV | Halbwertszeit |
| 2 | 3 | 3,016 029 | 1,3 · 10- 4% | ||
| 4 | 4,002 603 | 100% | |||
| 6 | 6,018 893 | künstlich | β  : 3,5 | 0,82 s |
Energieniveauschema
Weitere Eigenschaften
Helium ist ein Edelgas. Es ist farb- und geruchlos. Dieses Element zeichnet sich durch die niedrigste Siedetemperatur aus (-269 °C). Seine Schmelztemperatur liegt bei -270 °C, also knapp über dem absoluten Nullpunkt. Nach Wasserstoff ist es das Element mit der zweitgeringsten Dichte. Wie alle Edelgase ist Helium äußerst reaktionsträge. Helium reagiert daher nicht mit Sauerstoff (brennt nicht) und bildet auch mit anderen Stoffen keine Verbindungen.
Entdeckung
Der Sonnengott Helios gab dem Element Helium seinen Namen. Helium wurde 1868 während einer totalen Sonnenfinsternis im Linienspektrum der Sonne gleichzeitig von zwei Wissenschaftlern bei der Beobachtung des Sonnenspektrums entdeckt. Dabei handelte es sich um JANSSEN, einen Astrophysiker aus Frankreich und um LOCKYER, einen englischen Astronom.
Vorkommen/Herstellung
Auf der Erde ist Helium eines der seltensten Elemente. Es steht an 78. Stelle ihrer Häufigkeit. Das Gas kommt hauptsächlich in der Atmosphäre vor. In 1 m3 Luft sind etwa 4-5 ml Helium enthalten. Helium entsteht beim Zerfall radioaktiver Stoffe. Im Weltall ist Helium neben Wasserstoff eines der häufigsten Elemente. Der Stoff bildet einen der Hauptbestandteile der Sonne. Helium wird durch Verflüssigen von Erdgas bzw. in Ländern ohne große Erdgasvorkommen durch Verflüssigen von Luft und anschließende fraktionierte Destillation gewonnen. Auch aus den Abgasen der Ammoniaksynthese kann Helium abgetrennt werden. In der Kältetechnik dient flüssiges Helium zur Erzeugung tiefster Temperaturen.
Verwendung
Helium wird in Kernreaktoren als Kühlgas eingesetzt. Es dient als Füllstoff in Luftschiffen und ersetzt dort den Wasserstoff. In Doppelfenstern dämmt es den Schall. Außerdem findet es bei der Metallbearbeitung (Schweißen) als nicht brennbares Schutzgas Verwendung. In der Medizin wird Helium zur Behandlung von Erkrankungen der Atmungsorgane eingesetzt. Nicht zuletzt wird es in Tauchgeräten (mit 20 % Sauerstoff vermischt) dem Atemgas der Taucher zugesetzt.
Wichtige Verbindungen
Es sind keine stabilen Verbindungen bekannt.
Bau
Helium kommt nur atomar vor.
