Helyum (He); periyodik tabloda 1. periyot 8A grubunda yer alır ve atom numarası 2’dir. Hidrojenden sonra en hafif, renksiz, kokusuz olmakla beraber soy gaz olduğu için tepkimeye girmez ve bu yüzden eylemsizdir. Adını, “Antik Yunanca: ἥλιος, helios (güneş)” kelimesinden almıştır.
Tarihçe
İngiliz astronom Norman Lockyer 18 Agustos 1868’de güneş tayfını incelerken, bilinen hiçbir elementin tayf çizgilerine benzemeyen parlak çizgiler görmüş ve bunun yeni bir element olduğunu anladı. Bu yeni elemente ilk kez güneş tayfında rastladığı için Yunanca “güneş” anlamındaki “helios” sözcüğünden türettiği helyum adını verdi.
1895’te İskoçyalı kimyacı William Ramsay, uranyum içeren kleveyit mineralini bir asitle işleme soktuğunda helyum açığa çıktığını gördü ve böylece Dünya’da da helyum elementinin bulunduğu anlaşıldı. Bir süre sonra Ramsay bu kez demirli göktaşlarının bileşiminde helyuma rastladı. Zamanla diğer bilim adamlarının çalışmalarıyla birlikte havada da az miktarda helyum bulunduğu saptandı. 1905’te doğal gazın bileşiminde de helyum bulunduğu anlaşılmıştır. Günümüzde helyum en çok ABD’deki doğal gaz yataklarından elde edilir.
Marie Curie’nin radyumu bulmasından bir süre sonra, radyum çekirdeğinin kendiliğinden sürekli olarak parçalandığı ve bu parçalanma sırasında üç tip ışın yaydığı anlaşıldı. Bunlardan biri olan alfa ışınları helyum atomlarının çekirdeklerinden oluşur. Bu nedenle Dünya’ daki helyumun varlığı radyoaktif element çekirdeklerinin parçalanmasından kaynaklanır.
Özellikleri
Atom ağırlığı 4,0026 olan helyum hidrojenden sonra evrende en çok bulunan elementtir. Çünkü yıldızlardaki enerjinin kaynağı olan çekirdek kaynaşmaları sonucunda hidrojen atomları helyum atomlarına dönüşür. Buna karşılık Dünya atmosferinde ancak 1/200.000 oranında helyum bulunur.
Helyum bir soy gazdır; yani başka elementlerle tepkimeye girmeyen eylemsiz bir maddedir. Bu nedenle uzay araçlarının yakıt tanklarında iç basınç yaratmak için helyum kullanılır; çünkü bu tankların çeperleri yeterli bir iç basınç olmadığında kendi ağırlığıyla çökebilecek kadar incedir. Ayrıca kaynak işlerinde metallerin havadan etkilenmemesi için eylemsiz bir ortam oluşturmak amacıyla gene helyumdan yararlanılır. Helyum hidrojenden iki kat daha ağır olduğu halde yanıcı olmadığı için meteoroloji balonlarını ve güdümlü balonları şişirmekte hidrojenden daha elverişlidir. Bunun dışında dalgıçların oksijen tüplerine de oksijenle karıştırılmış helyum doldurulur. Çünkü sualtındaki yüksek basınçta helyumun kanda çözünme oranı azotunkinden çok daha azdır; böylece dalgıçların “vurgun yeme” tehlikesi önlenmiş olur . Helyum ayrıca nükleer reaktörlerin soğutulmasında da kullanılır.
Helyum bütün öbür gazlardan çok daha düşük sıcaklıklarda sıvılaşan bir gazdır. Ancak — 269°C’de sıvılaşır; üstelik yüksek basınç uygulanmadığı sürece, sıvı haldeyken mutlak sıfır noktasında ( —273°C) bile katılaşmaz. — 271°C’nin altındaki sıcaklıklarda sıvı helyum ağdalılığını (viskozitesini) hemen hemen tümüyle yitirir ve ısı iletkenliği son derece yüksek bir üstünakışkan durumuna gelir. Bu durumdayken, gazların bile geçemeyeceği kadar küçük deliklerden sızabilir ve “yukarı doğru” akabilir.
İnsan sesini inceltmesi
Bu durum, sesin helyum içinde daha hızlı hareket etmesinden kaynaklanmaktadır. Bunun sebebi de gazlar içindeki sesin hızının, gazın yoğunluğunun karekökünün ters orantılı olmasıdır. Helyum da havadan çok daha az yoğun bir gaz olmasından dolayı (uçan balonlar gibi), helyum içinde sesin hızı havadakine göre birkaç kat daha fazladır. Ses tellerini hava yerine helyumun titreşmesi ve sesin helyum içinde daha hızlı ilerlemesi nedeniyle, insan sesi tiz bir şekilde çıkar. Alınan helyum, tekrar verildikten sonra bu ses incelmesi etkisini kaybeder.
Benzer şekilde yine, inert ve zehirsiz olan SF6 gazını solumanız durumunda ise, bu kez bu gazın havadan yaklaşık altı kat daha yoğun olması ve bu nedenle sesin SF6 içinde havadakinden çok daha yavaş ilerlemesinden dolayı, bu kez insan sesi kalın çıkmaktadır.