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Edelgase: Helium

Symbol: He
Kategorie: Edelgase
Ordnungszahl: 2
Relative Atommasse: 4,002602
Schmelzpunkt: 0,95 K
Siedepunkt: 4,216 K
Dichte: 0,17 *10-3 g cm-3
Ionisierungsenergie: 24,587 eV
Konfiguration: 1s²
Atomradius: 128 pm

Der nachfolgende Artikel ist dem Lexikon der Chemie entnommen.

Das Edelgas Helium ist das zweithäufigste Element im Universum, es entsteht bei der Fusion von Wasserstoff im Inneren von Sternen. Auf der Erde ist das farblose Gas sehr selten, in der Atmosphäre macht es etwa 5 ppm aus. Charakteristisch für Helium ist, dass es selbst bei extrem tiefen Temperaturen flüssig bleibt und nur unter hohem Druck gefriert.

Flüssiges Helium wird bei Temperaturen von unter zwei Kelvin (-271 Grad Celsius) und einem Druck von knapp vier Bar supraflüssig: In diesem Zustand ist es ein nahezu perfekter Wärmeleiter und verliert jede innere Reibung. Es fließt deshalb sehr schnell durch dünne Kapillaren oder Schlitze und kriecht sogar über Hindernisse hinweg.

Nach einigen theoretischen Vorhersagen sollte auch festes Helium unter bestimmten Umständen solche seltsamen Eigenschaften entwickeln, diese Suprasolidität hat sich im Experiment aber nicht bestätigt. Chemisch ist Helium eines der unreaktivsten Elemente und bildet praktisch keine Verbindungen, außer unter extremen Bedingungen, zum Beispiel im Inneren von Gasplaneten.

Helium ist im Universum zwar sehr weit verbreitet, aber seine Gewinnung aus dem Inneren von Sternen ist beim derzeitigen Stand der Technik nicht praktikabel. Beim radioaktiven Zerfall von Uran und Thorium bildet es sich ebenfalls und reichert sich dann in Gaslagerstätten an; deswegen gewinnt man es durch fraktionierte Kondensation aus Erdgas, in dem es bis zu sieben Prozent ausmacht.

Das nicht brennbare Helium dient seit der Abkehr vom Wasserstoff als Trägergas für Luftschiffe und Ballons, diese Anwendung macht allerdings nur einen Bruchteil des weltweiten Heliumverbrauchs aus. Der Löwenanteil der Produktion wird als Kühlmittel für supraleitende Magneten in Medizin und Technik eingesetzt, zum Beispiel in Magnetresonanztomografen; es gilt dort wegen seiner einzigartigen Eigenschaften als nahezu unersetzlich. Helium ist außerdem bedeutsam als Schutzgas, besonders bei hohen Temperaturen oder wenn mit hochreinen Schmelzen gearbeitet wird, wie bei der Zucht fehlerfreier Einkristalle für die Halbleiterindustrie oder als Schutzgas beim Schweißen. Außerdem ist es Teil von Gasmischungen für Tauchgeräte, weil Helium in Blut weniger löslich ist als Stickstoff und deswegen die Taucherkrankheit ausbleibt. Ob Helium für technische Anwendungen in Zukunft knapp wird, ist Gegenstand kontroverser Debatten.

© Spektrum Akademischer Verlag

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