Het periodiek systeem Helium (He)

Share Button

Een serie artikelen over de verschillende elementen. De legoblokjes waarmee wijzelf, onze aarde en de materie van het universum is opgebouwd hebben allemaal hun eigen specifieke eigenschappen. In deze serie gaan we stap voor stap langs elk element en kijken we wat voor zinvolle zaken de wikipedia erover te zeggen heeft, met daarnaast een interessant filmpje van de universteit van Nottingham waarmee verschillende experimenten met het betreffende element worden gedaan.

Vandaag nummer 2 van de 118 elementen, Helium (He)

Klik hierop om naar de wikipedia versie te gaan waarbij je gemakkelijk naar de verschillende elementen kunt doorklikken

Waar is veel helium te vinden?
Helium is na waterstof het meest voorkomende element in het heelal. Ongeveer een kwart van alle uit atomen bestaande materie bestaat uit helium. Helium komt veel voor in de zon – het element werd voor het eerst ontdekt op de zon, door de spectraallijnen van helium in het zonlicht. Ook de gasreuzen bevatten veel helium. Op aarde is helium erg schaars omdat het aardse zwaartekrachtsveld veel te zwak is om helium bij aardse temperaturen vast te kunnen houden. Alleen in aardgas uit bepaalde bronnen bevindt zich veel helium, dat vrij is gekomen door radioactiviteit. Het dunne laagje maanstof op de maan heeft het nodige helium geabsorbeerd uit de zonnewind.

Eigenschappen van helium
Vrijwel alle helium bestaat uit helium-4, met in de atoomkern 2 protonen en 2 neutronen. Bij veel radioactieve processen zenden atoomkernen een alfadeeltje uit, m.a.w. een helium-4 kern. Verder is er het zeldzame helium-3, met slechts één neutron in de kern. Er zijn geen chemische verbindingen bekend: helium is het meest volmaakte edelgas dat we kennen. Het atoom is zo evenwichtig, dat de ladingsverschillen pas 4 graden boven het absolute nulpunt sterk genoeg zijn om helium vloeibaar te maken. Een unieke en bizarre eigenschap van vloeibaar helium is dat het een supervloeistof vormt. Een beker met supervloeibaar helium stroomt over de randen leeg. Ook is de stroperigheid nul: als de aardse oceanen gevuld zouden zijn met supervloeibaar helium, zou een schip zonder motor maar met een bepaalde beginsnelheid, de oceaan over kunnen steken.

 

Toepassingen
Ballonnen

Helium wordt vaak gebruikt als vulmiddel voor ballonnen en luchtschepen, die immers lichter dan lucht moeten zijn. Men kan dan denken aan reclametoepassingen, maar ook atmosferisch en militair onderzoek zijn belangrijke toepassingen. Helium verdient de voorkeur boven waterstof omdat het niet brandbaar is, en daarmee veiliger.

Het stijgvermogen van helium is 93% van dat van waterstof, een goede vervanging dus. Wel is helium veel kostbaarder dan waterstof, want het is moeilijker te winnen. Bovendien kan het niet met de cascademethode vloeibaar gemaakt worden, waardoor het duur in het gebruik is, bijvoorbeeld bij transport en ook bij toepassing als koelmiddel, vergeleken met vloeibare stikstof.

De vooroorlogse zeppelins konden niet met helium gevuld worden, omdat alleen de Amerikanen in grote hoeveelheden over dit kostbare gas beschikten en het niet aan Duitsland wilden leveren. Duitsland was officieel nog een bevriende staat, maar men was er niet zeker van dat het land van Adolf Hitler het gas alleen voor vredelievende doeleinden zou gebruiken. De zeppelins werden dus met waterstof gevuld, wat in1937 resulteerde in de ramp met de kolossale Hindenburg, waarna voor de zeppelins het doek viel.

Koelmiddel
Doordat helium het laagste smelt- en kookpunt heeft van alle elementen is het een zeer geschikt koelmiddel voor veel toepassingen die extreem lage temperaturen behoeven, zoals supergeleidende magneten en cryogene research en kernreactoren. In vloeibare vorm wordt het gebruikt bij MRI-scans in de medische sector, als koeling voor de supergeleidende elektromagneten.

Diepzeeduiken
Diepzeeduikers ademen vaak een mengsel van helium en zuurstof in, mede omdat zuurstof bij hogere omgevingsdruk giftig is en stikstof onder hoge druk kan leiden tot stikstofnarcose en caissonziekte. Door een deel van de zuurstof en stikstof te vervangen worden deze effecten beperkt. De lage dichtheid van helium zorgt verder voor een afname van de viscositeit van het ademmengsel waardoor het makkelijker adembaar is bij hoge omgevingsdruk.

Overige
Van de chemische inertie wordt gebruikgemaakt bij toepassing als draaggas in de gaschromatografie, als beschermgas bij booglassen en als gas waarin silicium– en germanium-kristallen kunnen aangroeien.

Tot het scala van toepassingen behoort ook het gebruik in gasontladingslampen waar het voor een goudgeel licht zorgt. Vanwege het kleine molecuul wordt het gebruikt voor lektesten, bijvoorbeeld van drukvaten. Het vat wordt dan onder druk gezet met helium, waarna in een stikstof-omgeving het aantal heliumatomen wordt gemeten; zijn die er niet, dan is het vat lekdicht. Voor raketaandrijving wordt afdampend gas gebruikt, dat vrijgelaten wordt uit een houder met vloeibaar helium onder hoge druk. Verder wordt het gas toegepast in supersonische windtunnels.

Share Button

Douwe

Woonachting in Noorwegen, en al sinds lange tijd geïnteresseerd in de "grotere vragen" des levens. Dit combineer ik met een actieve instelling om te kijken hoe we het leven met elkaar en voor elkaar een stukje gemakkelijker en mooier kunnen maken. Zelf heb ik bij een aantal onderwerpen die vanuit mijn gezichtspunt het voortbestaan van mensen aanzienlijk kunnen vergroten websites helpen ontwikkelen om deze informatie gratis beschikbaar te maken voor eenieder. Dit zijn: eetbaarnederland.nl, permacultuurnederland.org, esperanto-jongeren.nl en mensenrechten.org. Mijn huidige tegeltjeswijsheid: Do the best you can, with what you have, where you are :-)

Dit vind je misschien ook interessant:

3 reacties

  1. buttercup schreef:

    Helium wordt verkregen uit mijnen. Omdat helium lichter is als lucht dampt het het heelal in. Op aarde wordt het steeds schaarser. Op analytische laboratoria komt het voor dat de gasleverancier geen helium op voorraad heeft waardoor men over moet stappen op andere gassen. De helium raakt op.

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger