헬륨( ₂ He)

槪要
英語名	Helium
라틴語名	Helium
標準 原子量 ( A r, standard )	4.002 602 (2)
週期律表 情報
↑ He ↓ Ne H ← He → Li
原子 番號 ( Z )	2
族	18族
周忌	1周忌
區域	p-區域
化學 系列	非活性 氣體
電子 配列	1s 2
準位 별 電子 수	2
物理的 性質
겉보기	無色
狀態 ( STP )	機體
녹는點	0.95 K -272.20 °C -457.96 °F (2.5 MPa)
끓는點	4.222 K -268.928 °C -452.070 °F
密度 ( STP )	0.1786 g/L
液體(녹는點)일 때	0.145 g/cm 3
液體(끓는點)일 때	0.125 g/cm 3
三重點	2.177 K, ​5.043 kPa
臨界點	5.1953 K,  MPa
融解熱	0.0138 kJ/mol
氣化熱	0.0829 kJ/mol
몰熱容量	20.78 J/(mol·K) [1]
蒸氣 壓力 ( ITS-90 基準) 壓力  ( Pa ) 1 10 100 1 k 10 k 100 k 溫度  ( K ) 1.23 1.67 2.48 4.21
原子의 性質
酸化 狀態	0
電氣 陰性度 (폴링 尺度)	資料 없음
共有 半지름	28  pm
판데르발스 半지름	140 pm
스펙트럼 線
그 밖의 性質
結晶 構造	稠密 六方 格子 (hcp)
音速	972 m/s
熱傳導率	0.1513 W/(m·K)
自己 整列	反磁性 [2]
磁氣化率	?1.88·10 ?6  cm 3 /mol(298 K) [3]
CAS 番號	7440-59-7
EINECS 番號	231-168-5
歷史
發見	피에르 腸센 , 노만 록키어 (1868)
最初 分離	윌리엄 램지 , 페르 테오도르 클레브 , 아브라함 랑글레 (1895)
英語名 由來	古代 그리스어 : helios 太陽
同位體 存在比 半減期 DM DE ( MeV ) DP 3 He 0.000137%* 安定 4 He 99.999863%* 安定
待機 中 構成比로 場所에 따라 다를 수 있다.
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헬륨 ( 英語 : Helium 힐리엄 ^{[ * ]} , 文化語 : 헬리움 獨逸語 : Helium 헬리움 ^{[ * ]} )은 化學 元素 로, He ( 라틴語 : Helium 헬리움 ^{[ * ]} )이고 原子番號 는 2이다. 質量數가 3人 ³ He과 4人 ⁴ He이 있다. 헬륨은 化學 元素 中 끓는點 이 가장 낮으며, 常壓에서는 零點에너지 로 인하여 絶對零度 에서도 液體로 存在할 수 있는 唯一한 元素다. 單, 液體 헬륨의 同位元素 는 일정한 溫度 및 壓力 下에서 固體로 存在할 수 있다. 氣體, 液體, 固體가 共存하는 3重點이 없는 唯一한 元素이다.

헬륨은 1868年 프랑스 天文學者 피에르 腸센 이 發見하였다. 그는 1868年 8月 18日 日蝕 의 觀測에서 特定 帶域의 노란 빛 , 卽 587.6 나노미터 部分에 새로운 線이 存在하는 것을 알아내고 헬륨의 存在를 밝혔다. 헬륨이라는 말은 그리스어 로 太陽을 뜻하는 말 헬리오스 (Helios)에서 由來하였다.

水素 다음으로 가벼운 元素이며, 다른 元素와 잘 反應을 하지 않기 때문에, 地球上에서는 거의 存在하지 않는다. 現在 地球上의 헬륨은 大部分은 放射性 元素의 核崩壞로 生成된 알파 粒子 가 天然 가스 에 捕獲된 狀態로 있다가 發掘된다. 1903年 , 美國 의 天然 가스 戰에서 多量의 헬륨이 發掘되었다.

그러나 헬륨은 宇宙에서 水素 다음으로 두 番째로 흔한 元素로서, 銀河系 全體 元素의 24%를 차지한다. 太陽과 가스 行星( 木星 , 土星 , 天王星 , 海王星 ) 들도 水素와 헬륨이 全體의 大部分을 차지하고 있다. 그 外에 恒星 이 主系列星 으로 빛나면서 中心部에서 일어나는 水素 核融合 反應으로도 一部 生成된다.

알려진 特性 [ 編輯 ]

非活性 氣體 [ 編輯 ]

헬륨은 가장 反應性이 적은 非活性 氣體 이다. 그뿐만 아니라 알려진 모든 化學 元素 中에서 가장 反應性이 적다. 거의 모든 條件에서 헬륨은 單原子 分子 로 存在하며 反應하지 않는다.

上 變化 [ 編輯 ]

헬륨은 매우 높은 壓力下에서 固體나 液體의 狀態가 될 따라 30% 程度 부피가 減少될 수 있다. ^[4] 5×107 Pa 의 壓力에서 헬륨의 容積率은 물 의 50倍에 達한다. ^[5] 壓力 1氣壓에서 헬륨은 絶對 影島 에 到達하여도 固體 가 되지 않고 液體 狀態를 維持한다. 이는 量子 力學 으로 說明되는데, 卽 헬륨의 零點 에너지 가 너무 높아 絶對 零度에 이르러도 分子 運動이 活潑히 維持되기 때문이다. 헬륨을 固體 狀態로 維持하기 위해서는 1~1.5 K (約 ?272 °C )에서 約 2.5 MPa의 壓力을 加해야 한다. ^[6] 헬륨의 固體 狀態와 液體 狀態는 屈折率 이 같아 分揀이 매우 어렵다. 헬륨은 1氣壓의 壓力에서 約 2.3 K 에서 初有體 로 像變異한다. 高壓에서 만들어지는 固體 헬륨度 超流體와 비슷한 現象이 發見되었다.

液體 헬륨 ^[7] [ 編輯 ]

低溫의 液體 헬륨에는 異常한 性質이 많다. 그中 여러가지가 헬륨이 原子가 보즈 粒子라는 事實 때문에 일어난다. 한 가지는 液體 헬륨이 粘性 抵抗(viscous resistance) 없이 흐른다는 事實이다. 그것은 速度가 작은 境遇의 '마른 물(dry water)'의 理想的인 例이다. 그 理由는 다음과 같다.

液體가 粘性을 가지려면 內部 에너지의 損失이 있어야 한다. 卽 液體의 한 部分이 나머지와는 다른 運動을 할 方法이 있어야 하는 것이다. 그것은 原子 몇 個를 나머지 原子들과는 다른 狀態로 때려서 보낼 수 있다는 뜻이다. 하지만 充分히 낮은 溫度에서는 熱運動이 아주 작아지고 모든 原子는 같은 狀態로 가려 한다. 몇 個의 原子가 움직이고 있다면 다른 모든 原子들도 따라서 같은 狀態로 움직이고 싶어 하는 것이다. 그 運動에는 어떤 硬直性(rigidity)이 있어서 獨立的인 粒子의 境遇에 생기는 不規則한 暖流이 形態로 움직임을 깨뜨릴 수가 없다. 보즈 粒子로 이루어진 液體는 모든 粒子들이 같은 狀態로 가려는 强한 傾向이 있다. 高溫에서는 많은 原子들을 여러 다른 狀態들로 보낼 수 있을 만큼 열에너지가 充分하기 때문에 이 같은 協力的인 運動이 일어나지 않는다. 하지만 充分히 낮은 溫度에선 헬륨 原子들이 모두 같은 狀態로 가려 하는 瞬間이 갑자기 찾아온다. 헬륨이 初有胴體( superfluid )가 되는 것이다. 한 가지 덧붙이자면, 이 現象은 헬륨의 同位 元素 中 原子量이 4인 것들에서만 볼 수 있다. 原子量이 3人 同位 元素는 個個의 原子가 페르미 粒子이기 때문에 液體 狀態에서 普通의 流體가 된다. 初有胴體 現象은 ⁴ He에서만 일어나기 때문에 이는 分明히 보즈 粒子인 알파 粒子의 性質에 依한 量子力學 敵 效果이다.

用度 [ 編輯 ]

空氣보다 가볍고 非活性 氣體 임을 利用해 暴發하기 쉬운 水素 代身에 飛行船 , 風船 , 애드벌룬에 利用된다. 또, 甚해 潛水夫의 酸素桶의 窒素 大體로 利用된다. 그 理由는 窒素 보다 헬륨이 血液 에 對한 溶解度가 작아 潛水病 을 豫防할 수 있기 때문이다. 헬륨의 끓는點 이 매우 낮은 것을 利用해 超低溫 冷却劑로 使用되기도 한다.

헬륨은 酸化痕跡이 남으면 안 되는 鎔接 을 할 때 酸素의 接近을 막기 위한 用途로 헬륨 環境을 造成한다. 半導體 等의 製作을 위해 플라즈마 를 生成시킬 때 플라즈마의 均一한 定着을 위해 헬륨을 適正量 使用한다.

또한 목소리 變調에 使用되기도 하는데, 헬륨 가스에서는 空氣 中에 비해 約 3倍程度 電送 速度가 빠르기 때문에 約 10~20秒程度 목소리의 音이 높아지는 現象이 發生한다. 單 많은 量을 마실 境遇 膣式 할 수도 있으므로 注意해야 한다.

또 헬륨은 트리믹스에 使用되는데, 트리믹스는 壓縮 空氣에서 窒素의 比率을 줄이고 그만큼을 헬륨으로 채운 것이다. 헬륨은 溶解度가 매우 낮기 때문에 壓縮 空氣를 使用했을 때(30~40m)보다 더욱 깊이 潛水할 수 있다. 그러나 70m~80m 程度까지 내려가면 헬륨이 溶解되어 헬륨 痲醉 現象이 일어난다.

核融合 [ 編輯 ]

¹ H→ ³ He→ ⁶ Be→放射性 崩壞→ ⁴ He→ ¹² C→ ¹⁶ O→ ²⁰ Ne→ ²⁴ Mg→ ²⁸ Si→ ⁵⁶ Fe

各州 [ 編輯 ]

外部 링크 [ 編輯 ]

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헬륨 ( 分類 )

• “헬륨” . 《 네이버캐스트 》.  
• (英語) 헬륨 - It's Elemental