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Helium


Helium ist das zweite Element des Periodensystems der chemischen Elemente von Dmitri Iwanowitsch Mendelejew, mit der Ordnungszahl 2. Es gehört im Periodensystem der Elemente zur 8. Hauptgruppe und zählt damit zu den Edelgasen. 

Es wird mit dem Symbol He (lat. Helium) bezeichnet. Helium ist ein Elementarstoff (CAS-Nummer: 7440-59-7) und ein träges einatomiges farb-, geschmack- und geruchloses Gas. Helium ist, nach Wasserstoff, das zweithäufigste Element im Universum. 

Es ist auch das zweitleichteste chemische Element nach Wasserstoff. Helium wird aus dem Erdgas mittels Tieftemperaturzerlegungsverfahren – durch so genannte fraktionierte Destillation – erzeugt.

Entdeckungsgeschichte

Helium/Helium (He), 2
Aussehen
Reaktionsträges, farb-, geruch- und geschmackloses Gas
Atomeigenschaften
Name, Symbol, Ordnungszahl Helium/Helium (He), 2
Atommasse (molare Masse) 34,002602 u (g/mol)
Elektronenkonfiguration 1s2
Atomradius (31) pm
chemische Eigenschaften
Kovalenter Radius 28 pm
Ionenradius 93 pm
Elektronegativität 4,5 (Pauling-Skala)
Elektrodenpotential 0
Oxidationszustände 0
1. Ionisierungsenergie 2361,3(24,47) kJ/mol (eV)
thermodynamische Eigenschaften des Elementarstoffs
Dichte (unter Normalbedingungen) 0,147 (bei -270 °C) 0,00017846 (bei +20 °C) g/cm3
Schmelzpunkt 0,95 (bei 2,5 mPa)
Siedepunkt 4,215 (für 4He)
Verdampfungswärme 0,08 kJ/mol
Molare Wärmekapazität 20,79 J/(K mol)
Molares Volumen 31,8 cm 3/mol
Elementarstoffs
Gitterstruktur Gitterstruktur hexagonal
Gitterparameter a=3,570; c=5,84 Å
Debye-Temperatur 1,633
sonstige Eigenschaften
Wärmeleitfähigkeit (300 K) 0,152 W/(m·К)

Am 18. August 1868 hat der französische Wissenschaftler Pierre Janssen während einer totalen Sonnenfinsternis in der indischen Stadt Guntur die Chromosphäre der Sonne erstmals untersucht. Janssen gelang es, ein Spektroskop so einzustellen, dass man das Koronaspektrum der Sonne nicht nur bei einer Finsternis, sondern auch an üblichen Tagen beobachten könnte. Am nächsten Tag zeigte die Spektroskopie von Sonnenprotuberanzen neben Wasserstofflinien (blaue, grünblaue und rote Linien) eine hochgelbe Linie, welche Janssen und andere Astronomen, die sie beobachtet haben, anfänglich für D- Linie des Natriums hielten. Janssen schrieb darüber unverzüglich an die Französische Akademie der Wissenschaften. Späterhin wurde festgestellt, dass hochgelbe Linie im Sonnespektrum mit der Natrium-Linie nicht zusammenfällt und keinem von bereits bekanten chemischen Elementen gehört.

Zwei Monate später, am 20. Oktober desselben Jahres erforschte der englische Astronom Joseph Norman Lockyer Sonnenspektrum, ohne über Forschungen seines französischen Kollegen gewusst zu haben. Er entdeckte unbekannte gelbe Linie mit einer Wellenlänge 588 nm (genau 587,56 nm) und bezeichnete sie D3, weil diese Spektrallinie nahe an den so genannten Fraunhofer Linien D1 (589,59 nm) und D2 (588,99 nm) des Natriums lag. Zwei Jahre später schlugen Lockyer und sein mitwirkender englischer Kollege Edward Frankland vor, das neue Element „Helium“ zu benennen (altgriech. Ἥλιος, „Sonne“).

Erstaunlicherweise sind die Briefe von Janssen und Lockyer an der Französischen Akademie der Wissenschaften an ein und demselben Tag eingegangen – am 24. Oktober 1868, jedoch Lockyers Brief, der vier Tage früher geschrieben war, ist einige Stunden früher angekommen. Am nächsten Tag wurden beide Briefe in der Sitzung der Akademie verlesen. Zu Ehren der neuen Protuberanzen-Untersuchungsmethode lies Französische Akademie der Wissenschaften eine Medaille zu prägen. Auf einer Seite der Medaille waren Porträte von Janssen und Lockyer über gekreuzten Lorbeerzweigen dargestellt, und auf der anderen Seite war die Darstellung des mythischen Sonnengottes Apollon, der einen Sonnenwagen mit vier Pferden lenkt, die mit verhängten Zügeln reiten.

1881 veröffentlichte der Italiener Luigi Palmieri einen Bericht über die Entdeckung von Helium in Ausbruchsgasen (Fumarolen). Er untersuchte hellgelbe ölhaltige Substanz, die sich aus Gasstrahlen an den Kraterränder von Vesuv setzte. Palmieri erhitzte dieses vulkanische Produkt mithilfe eines Bunsenbrenners und beobachtete das Spektrum von Gasen, die dabei ausgeschieden wurden. Die Gelehrtenkreise haben diesen Bericht mit Misstrauen empfangen, weil Palmieri seinen Versuch undeutlich beschrieben hat. Viele Jahre später wurden in Fumarolen wirklich kleine Mengen von Helium und Argon gefunden.

Erst nach 27 Jahren nach seiner ersten Entdeckung war Helium auf der Erde nachgewiesen. 1895 untersuchte der schottische Chemiker William Ramsay das während der Versetzung des Minerals Kleveit ausgetretene Gas und entdeckte in seinem Spektrum dieselbe hochgelbe Linie, die früher im Sonnenspektrum gefunden war. Zwecks zusätzlicher Untersuchung war ein Muster dem bekannten englischen Wissenschaftler und Spektroskopiker William Crookes gesendet, der bestätigte, dass die im Spektrum beobachtete gelbe Linie mit der D3-Linie des Heliums zusammenfällt. Am 23. März 1895 richtete Ramsay einen Bericht über seine Entdeckung von Helium auf der Erde an die Londoner Königliche Gesellschaft (Royal Society London), sowie mit dem bekannten Chemiker Marcellin Berthelot an die Französische Akademie der Wissenschaften.

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