Apskatīt Hēlijs izejas kodu

{{cita nozīme|ķīmisko elementu|sengrieķu dievu|Hēlijs (mitoloģija)}}
{{Elementa infokaste
|                 tips = cēlgāze
|      kārtas skaitlis = 2
|             1. čaula = 2
|              simbols = He
|             atommasa = 4,002602
|   valences elektroni = 1s<sup>2</sup>
|       tabulas attēls = [[Attēls:He-TableImage.svg|250px]]
|               attēls = [[Attēls:Atom.svg|160px]] [[Attēls:HeTube.jpg|160px]]<br />Hēlija atoma shematiska uzbūve un ar hēliju pildītas lampas
|  oksidēšanas pakāpes = 0
|  elektronegativitāte = 3,89{{Nepieciešama atsauce}}
|              blīvums = 0,179
|  kušanas temperatūra = 0,95 K (-272,2&nbsp;°C)(pie 2,5MPa)
| viršanas temperatūra = 4,22 K (-268.93&nbsp;°C)
}}

'''Hēlijs''' ({{val|el|ἥλιος (helios)}} — '[[Saule]]'; apzīmē ar '''He''') ir ķīmiski visinertākais [[ķīmiskais elements|elements]], kas tikpat kā neveido [[ķīmisks savienojums|ķīmiskus savienojumus]]. Šī [[cēlgāze]] nav indīga, kā arī ir bez [[krāsa]]s, [[smarža]]s un [[garša]]s. Hēlijs ir [[elementu periodiskā tabula|periodiskās tabulas]] otrais elements. No visiem elementiem hēlijam ir viszemākā [[kušanas temperatūra|kušanas]] un [[viršanas temperatūra]]. Līdz ar to, hēlijs vienmēr, izņemot ekstrēmus apstākļus, ir nedegoša un grūti sašķidrināma vienatoma [[gāze]].

Hēlijs ir otra vieglākā un arī otra izplatītākā [[viela]] visā [[Visums|Visumā]] (abās pirmajās vietās ir [[ūdeņradis]]). Tiek uzskatīts, ka lielākā daļa hēlija izveidojās [[Lielais sprādziens|Lielajā sprādzienā]], bet pārējais hēlijs ir izveidojies [[zvaigzne|zvaigznēs]] notiekošajās ūdeņraža [[kodolreakcija|kodolreakcijās]]. Uz [[Zeme]]s hēlija ir salīdzinoši mazāk, un tas galvenokārt ir veidojies smago elementu dabiskajā [[radioaktīvā sabrukšana|radioaktīvajā sabrukšanā]].

== Vēsture ==

Hēliju [[1868]]. gadā [[Indija|Indijā]] atklāja franču astronoms [[Pjērs Žansāns]] (''Pierre Janssen'') pilna [[Saules aptumsums|Saules aptumsuma]] laikā. Veicot [[Saule]]s [[hromosfēra]]s [[spektroskopija|spektroskopiskos]] pētījumus, viņš Saules [[spektrs|spektrā]] konstatēja spožu [[dzeltens|dzeltenu]] līniju, kas nebija saistāma ne ar vienu tolaik zināmo elementu. Vienlaicīgi šādu atklājumu izdarīja britu astronoms [[Normans Lokjers]]. Vēlāk tādu pašu līniju atklāja arī uz Zemes — vulkānisko gāzu un dažu radioaktīvo izotopu izdalīto gāzu spektros. [[1903]]. gadā [[Amerikas Savienotās Valstis|ASV]] tika atrasti milzīgi hēlija krājumi vienā no [[dabisks gāzes lauks|dabiskajiem gāzes laukiem]]. Tomēr hēlijs ir ķīmiskais elements, kas vispirms atklāts ārpus Zemes un nosaukts par godu Saulei ({{val|el|hēlios}} - saule).

== Atrašanās dabā ==

Pēc izplatības Visumā hēlijs ir otrajā vietā aiz ūdeņraža, taču uz Zemes hēlijs ir visai rets, jo savus sākotnējos hēlija krājumus Zeme zaudējusi drīz pēc izveidošanās - tās gravitācijas spēks ir par vāju, lai noturētu vieglos hēlija atomus. 1 kubikmetrā gaisa atrodas tikai 5,24 kubikcentimetri hēlija.<ref name="vhv">Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов V-VIII групп. Справочник. Л., "Химия", 1989 {{ru ikona}}</ref> Hēlijs veidojas Zemes dzīlēs [[urāns (elements)|urāna]], [[torijs|torija]] un citu radioaktīvo elementu [[alfa sabrukšana]]s ceļā un virspusē nonāk kopā ar [[dabasgāze|dabasgāzi]], kura var saturēt līdz pat 7% hēlija (pēc tilpuma). Parasti dabasgāze satur 0,1 līdz 0,5% hēlija.

=== Izotopi ===

Gandrīz viss dabiskais hēlijs sastāv no izotopa <sup>4</sup>He ar masas skaitli 4. Nesalīdzināmi retāks (tikai 0,00014%) ir otrs hēlija stabilais izotops <sup>3</sup>He jeb [[hēlijs-3]]. Hēlija-3 saturs dažādās dabiskās atradnēs var mainīties visai plašās robežās. Mākslīgi iegūti vēl seši radioaktīvi hēlija izotopi.

=== Bioloģiskā nozīme ===

Hēlijam nav nekādas bioloģiskas nozīmes, taču tā bioloģiskais inertums un niecīgā šķīdība [[asinis|asinīs]] ir noderīgi pielietošanai [[ūdenslīdējs|ūdenslīdēju]] un [[akvalangists|akvalangistu]] elpošanas maisījumos (ar hēliju aizstāj [[slāpeklis|slāpekli]], kas var izraisīt [[kesona slimība|kesona slimību]]). Izmantojot hēlija maisījumus ar [[skābeklis|skābekli]], cilvēks var ienirt lielākā dziļumā, taču pie hēlija [[parciālais spiediens|parciālā spiediena]] 1,3 - 1,6 MPa var rasties ķermeņa un ekstremitāšu trīcēšana, tā saucamais [[hēlija tremors]].<ref name="vhv" /><br />
Hēliju dažreiz izmanto kā iesaiņošanas gāzi pārtikas iepakojumu piepildīšanai (pārtikas piedeva '''E939''').<ref>Bils Stetems. Zini, ko tu pērc! Rīga, Zvaigzne ABC, 2007 {{ISBN|978-9984-40-470-7}}</ref>

== Iegūšana ==
Hēliju rūpnieciski iegūst no dabasgāzes ar dziļās sasaldēšanas metodi - hēlijs paliek gāzveida stāvoklī, kad visas pārējās dabasgāzes sastāvdaļas ir sašķidrinātas. 66% no pasaulē iegūstamā hēlija tiek iegūti [[Amerikas Savienotās Valstis|ASV]], apmēram 400 km rādiusā ap [[Amarilo]] pilsētu [[Teksasa|Teksasā]].<ref>Популярная механика, 2010, №3, 15. lpp {{ru ikona}}</ref>

== Fiziskās īpašības ==

Hēlija atoma elektronu apvalka struktūra ir sevišķi stabila, ar ko tas atšķiras no visiem pārējiem ķīmiskajiem elementiem. Tas izskaidrojams ar to, ka hēlija valences elektronu čaula (1s<sup>2</sup>) ir pabeigta un tā [[jonizācijas enerģija]] ir vislielākā (24,58 [[elektronvolts|eV]]), jo šī ir kodolam vistuvākā no visām elektronu čaulām. Savukārt polarizējamība hēlija atomam ir vismazākā, tādēļ to savstarpējā iedarbība ir ļoti vāja un spēj izpausties tikai ļoti zemā temperatūrā vai ļoti augstā spiedienā.

Hēlija fiziskās īpašības visvairāk līdzinās molekulārā ūdeņraža īpašībām. Hēlijam piemīt viszemākā [[kušanas temperatūra]] no visām pazīstamajām vielām. Atmosfēras spiedienā tas nepāriet cietā fāzē pat [[absolūtā nulle|absolūtās nulles]] tuvumā - ciets hēlijs iegūstams tikai vairāk nekā 25 atmosfēru spiedienā. Tam, tāpat kā cietam ūdeņradim, ir [[heksagonālā singonija|heksagonāls]] kristālrežģis. Hēlija šķīdība ūdenī un citos šķīdinātājos ir jūtami zemāka nekā citām gāzēm. [[Litrs|Litrā]] ūdens 0&nbsp;°C temperatūrā izšķīst tikai 10 ml hēlija, kas ir vairāk nekā divas reizes mazāk nekā ūdeņraža šķīdība. Ūdenī spēj izšķīst {{nobr|51 000}} reizes vairāk [[hlorūdeņradis|HCl]] nekā hēlija.

Hēliju pirmo reizi sašķidrināja [[Heike Kamerlings-Onness]] [[1908]]. gadā. Cietu hēliju izdevās iegūt [[Villems Kēzoms|Villemam Kēzomam]] [[1926]]. gadā. Kēzoms arī atklāja šķidrā hēlija-4 fāzu pāreju 2,17 K temperatūrā (virs šīs temperatūras eksistējošo šķidro fāzi sauc par hēliju-I, bet zemākā temperatūrā eksistē hēlijs-II). [[1938]]. gadā [[Pjotrs Kapica]] atklāja, ka hēlijam-II nepiemīt [[viskozitāte]]. Šī neparastā parādība tika nosaukta par [[supraplūstamība|supraplūstamību]] (supratekamību) un to iespējams izskaidrot tikai ar [[kvantu fizika]]s metodēm. Supraplūstoši šķidrumi pieder pie tā saucamajiem [[kvantu šķidrums|kvantu šķidrumiem]] - tajos kvantu efekti izpaužas makroskopiskā līmenī.

== Ķīmiskās īpašības ==

Hēlijs ķīmiskos savienojumus veido tikai visai ekstremālos apstākļos, parastā temperatūrā un spiedienā hēlija savienojumi ir ļoti nestabili. Piemēram, elektriskās [[izlāde]]s procesā var rasties jonizētas divatomu [[molekula]]s He<sub>2</sub><sup>+</sup>, kurām ir divas saistošās un viena irdinošā [[molekulārā orbitāle]] — (σ<sub>s</sub><sup>saist</sup>)<sup>2</sup>(σ<sub>s</sub><sup>ird</sup>)<sup>1</sup>. Tādēļ šāds molekulārais [[jons]] ir stabils, kamēr vien nepiesaista trūkstošo [[elektrons|elektronu]], kas normālos apstākļos notiek momentāni — tad hēlija molekula uzreiz sadalās divos neitrālos atomos.<ref>N.Ahmetovs. Neorganiskā ķīmija, Rīga, "Zvaigzne", 1978</ref> Tāpat iespējams arī molekulārais jons — savienojums ar ūdeņradi HeH<sup>+</sup>.

== Izmantošana ==

Hēliju tā inertuma dēļ izmanto aizsargatmosfēras radīšanai kausējot, griežot vai metinot aktīvus [[metāli|metālus]], kā arī [[silīcijs|silīcija]] kristālu audzēšanā. Hēlija atmosfērā [[elektriskais loks]] rada sevišķi augstu temperatūru, kas palielina metināšanas ātrumu. Hēliju lieto kā nesējgāzi gāzu [[hromatogrāfija|hromatogrāfijā]].<br />
Tā kā hēlijs ir ļoti viegla un nedegoša gāze, to plaši izmanto [[aerostats|aerostatu]], [[gaisa balons|gaisa balonu]] un [[dirižablis|dirižabļu]] uzpildīšanai.

Šķidru hēliju lieto tehnikā metālu [[supravadītspēja]]s radīšanai (piemēram, supravadošos [[elektromagnēts|elektromagnētos]]) un zinātniskās laboratorijās par [[Aukstumnesējs|aukstuma pārnesēju]] dažādos zemas temperatūras fizikas eksperimentos, kā arī [[kodolreaktors|kodolreaktoru]] dzesēšanai.

Hēlijam-3 ir lielas perspektīvas nākotnes enerģētikā kā kodoltermiskajai degvielai.

== Skatīt arī ==
* [[Hēlijs-3]]

== Atsauces ==
{{commons|Helium|Hēlijs}}
{{atsauces}}

== Ārējās saites ==
{{sisterlinks-inline}}
{{Enciklopēdiju ārējās saites}}

{{Periodiskā sistēma}}

{{autoritatīvā vadība}}

[[Kategorija:Hēlijs| ]]
[[Kategorija:Ķīmiskie elementi|Helijs]]