위키백과 ― 우리 모두의 백과사전.

2 수소 ← 헬륨 → 리튬 - ↑ He ↓ Ne 주기율표 | 주기율표 확장
일반적 성질
이름, 기호, 번호	헬륨, He, 2
화학 계열	비활성 기체
족, 주기, 구역	18, 1, p
모양	무색
원자 질량	4.002602(2) g/mol
전자 배열	1s2
껍질 별 전자 수	2
물리적 성질
상태	기체
밀도	(0 °C, 101.325 kPa) 0.1786 g/L
녹는점	(2.5 MPa 조건에서) 0.95 K (-272.2 °C, -458 °F)
끓는점	4.22 K (-268.93 °C, -452.07 °F)
융해열	0.0138 kJ/mol
기화열	0.0829 kJ/mol
열용량	(25 °C) 20.786 J/(mol·K)
증기압 압력(Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k 온도(K)     1.23 1.67 2.48 4.21
원자의 성질
결정 구조	육방정계 또는 bcc
전기 음성도	자료 없음 (폴링 척도)
이온화 에너지	1차: 2372.3 kJ/mol-1
	2차: 5250.5 kJ/mol-1
원자 반지름 (계산)	31 pm
공유 반지름	32 pm
반데발스 반지름	140 pm
그밖의 성질
열전도율	(300 K) 151.3 m W/(m·K)
CAS 등록번호	7440-59-7
주요 동위 원소
본문: 헬륨 동위 원소 iso 존재비 반감기 DM DE (MeV) DP 3He 0.000137%* 중성자 1개인 He은 안정 4He 99.999863%* 중성자 2개인 He은 안정 *대기 중 구성비로 장소에 따라 다를 수 있다.
참고 자료

헬륨(Helium)은 화학 원소로, 기호는 He이고 원자번호는 2이다. 질량수가 3인 ³He과 4인 ⁴He이 있다. 화학 원소중 끓는점이 가장 낮으며 상압에서는 영점에너지로 인하여 절대영도에서도 액체로 존재할수 있는 유일한 원소다. 단, 액체 헬륨의 동위원소는 일정한 온도 및 압력 하에서 고체로 존재할 수 있다. 기체, 액체, 고체가 공존하는 3중점이 없는 유일한 원소이다.

헬륨은 1868년 프랑스 천문학자 피에르 장센에 의해 발견되었다. 그는 일식때 관찰되는 특정 대역의 노란 빛, 즉 587.6nm 부분에 새로운 선이 존재하는 것을 알아내고 헬륨의 존재를 밝혔다. 1903년, 미국의 천연 가스전에서 다량의 헬륨이 발굴되었다.

목차 1 알려진 특성 1.1 비활성 기체 1.2 상 변화 2 용도 2.1 주석

[편집] 알려진 특성

[편집] 비활성 기체

헬륨은 가장 반응성이 적은 비활성 기체이다. 뿐만 아니라 알려진 모든 화학 원소 중에서 가장 반응성이 적다. 거의 모든 조건에서 헬륨은 단원자 분자로 존재하며 반응하지 않는다.

[편집] 상 변화

헬륨은 매우 높은 압력하에서 고체나 액체의 상태가 될 수 있다. 실험실에서 조건을 맞춘 고압력 상태에서 만들어지는 고체 헬륨은 맨눈으로는 확인할 수 없을 정도로 작은 크기이며, 압력을 가함에 따라 30% 정도 부피가 감소될 수 있다.^[1] 5×107 Pa 의 압력에서 헬륨의 용적율은 물의 50배에 달한다.^[2] 압력 1기압에서 헬륨은 절대 영도에 도달하여도 고체가 되지 않고 액체 상태를 유지한다. 이는 양자 역학으로 설명되는데, 즉 헬륨의 영점 에너지가 너무 높아 절대 영도에 이르러도 분자 운동이 활발히 유지되기 때문이다. 헬륨을 고체 상태로 유지하기 위해서는 1–1.5 K(약 −272 °C)에서 약 2.5 MPa의 압력을 가해야 한다.^[3] 헬륨의 고체 상태와 액체 상태는 굴절률이 같아 분간이 매우 어렵다. 헬륨은 1기압의 압력에서 약 2.3K에서 초유체로 상변이한다. 고압에서 만들어지는 고체 헬륨도 초유체와 비슷한 현상이 발견되었다.

[편집] 용도

공기보다 가볍고 비활성 기체임을 이용해 폭발하기 쉬운 수소 대신에 비행선, 애드벌룬에 이용된다. 또, 심해 잠수부의 산소통의 질소 대체제로 이용된다. 그 이유는 질소보다 헬륨이 혈액에 대한 용해도가 작아 잠수병을 예방할수 있기 때문이다. 헬륨의 끓는점이 매우 낮은 것을 이용해 초저온 냉각제로 사용되기도 한다. 헬륨은 산화흔적이 남으면 안 되는 용접을 할 때 산소의 접근을 막기 위한 용도로 헬륨환경을 조성한다. 반도체 등의 제작을 위해 플라즈마를 생성시킬 때 플라즈마의 균일한 정착을 위해 헬륨을 적정량 사용한다.

[편집] 주석

1. ↑ Los Alamos National Laboratory (LANL.gov): Periodic Table, "Helium" (viewed 10 October 2002 and 25 March 2005)
2. ↑ C. Malinowska-Adamska, P. Soma, J. Tomaszewski. "Dynamic and thermodynamic properties of solid helium in the reduced all-neighbours approximation of the self-consistent phonon theory". physica status solidi (b) 240 (1): 55–67.
3. ↑ 알베르타 대학교, 고체 헬륨 관련 웹싸이트

이 글은 화학에 관한 토막글입니다. 서로의 지식을 모아 알차게 문서를 완성해 갑시다.