ヘリウム
ヘリウムは原子番号2、元素記号Heの元素である。 
性質
ヘリウムは周期表において、18族1周期に分類される元素である。
ヘリウムは、常温、常圧下では無色無臭の非常に軽い気体である。融点は-272℃、沸点は-268℃である。
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融点 |
-272.2 ℃ |
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沸点 |
-268.93℃ |
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密度 |
0.1786g/L |
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原子量 |
4.002602 |
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電気陰性度 |
4.160 |
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酸化数 |
なし |
ヘリウムは全ての元素の中で最も沸点、融点が低く、ここでは融点を-272.2℃としているが、実際は大きな圧力をかけなければ固体にならないため、常圧では固化しない。
ヘリウムは常圧で2.7Kまで下げると、固化せずに液体から相転移を起こす。この状態になると、ヘリウムの粘度は0となり、ビーカーに入れたヘリウムが勝手にビーカーの壁をよじ登ってしまう超流動と呼ばれる現象がおこる。
ヘリウムは2つの電子を持ち、閉殻構造をとっている。そのため、反応性に乏しく、2013年現在に至るまで、純粋にヘリウムの化合物といえるものは合成されていない。
また、ヘリウムを吸い込むと声が高くなる現象(ドナルドダック効果)が起こるが、これはヘリウムの音の伝わる速さが空気中よりもはるかに速いためである。
反応
上記のとおり、ヘリウムの化学的反応性はほぼ0である。したがって、ヘリウムは反応をおこさない。
しかし、アルファ線と水素イオンとの反応で、HeH+が生成する。
製法
ヘリウムは希ガスであるため、化学式中にヘリウムを含む鉱石は存在しない(地殻中にはわずかに含まれている)。
であるから、ヘリウムの製法は、天然ガスなどからの分留か、核融合および核崩壊に頼ることとなる。
現在では、流通しているヘリウムのほぼ全量が天然ガスからの分留に頼っており、このことから、ヘリウムが資源として戦略的に流通させられるようになるのも遠いことではないと考えられる。
化合物
上記のとおり、ヘリウムの化学的反応性はほぼ0である。したがって、ヘリウムには化合物が存在しない。
同位体
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同位体 |
中性子数 |
半減期 |
崩壊モード |
天然存在比(%) |
|
3He |
1 |
安定 |
なし |
0.001% |
|
4He |
2 |
安定 |
なし |
99.999% |
|
5He |
3 |
7.6×10-22 秒 |
NE |
0 |
|
6He |
4 |
0.806秒 |
β- |
0 |
|
7He |
5 |
2.9-21秒 |
β-,γ,NE |
0 |
|
8He |
6 |
0.119秒 |
β-,NE |
0 |
|
9He |
7 |
7-21秒 |
NE |
0 |
|
10He |
8 |
2.7-21秒 |
NE |
0 |
天然には、ヘリウムの同位体はわずかな3Heと4Heのみである。
そのほかの同位体はすべて半減期が1秒以下と非常に短命である。
4Heは水素原子の核融合及び、4Heよりも重たい核種がα崩壊することによって生成される。
それに対し、3Heは恒星の中で多く作られたり、太陽風の影響をうけて生成される。
2Heは陽子のみからなる、実際には存在しない核種であるが、あと今よりも強い相互作用が2%だけ強かったなら存在できただろうとされている。
また、α粒子は4Heの原子核と同じものである。
歴史
1868年に太陽光を観測していたノーマン・ロッキャーによって見つけられ、ヘリウムだと認識されたことに始まる。
当初、彼はこのヘリウムを地球上にはない金属元素であると思い、太陽を意味するヘリオスと、金属元素につけられる、「ium」をあわせてヘリウムと名づけた。
しかし、1882年にルイージ・パルミエーリによって、ヘリウムが地球上にヘリウムがあることを発見、そして1895年にウィリアム・ラムゼーによって、純粋なヘリウムが見出され、かつ希ガスに分類されることがわかった。
また、1908年にヘリウムの液化に成功、1926年にはヘリウムの固化に成功している。そして、1938年には超流動現象の発見もなされた。
存在
ヘリウムは宇宙に大量に存在しているが（これは、ビッグバンのときに水素の核融合によって多く作られたため。）地球上には少なく、大気中にあまり存在しない。
しかし、地殻中には多少は存在しており、産出に偏りがあるものの、石油や天然ガスとともに、油田から産出することが多い。
現在もっともヘリウムを産出している国はアメリカである。
リンク
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