Helium (vun’t greeksch ἥλιος hélios „Sünn“) is en Element mit dat Atomteken He un de Atomtall 2, dat jüst as Neon, Argon, Krypton, Xenon un Radon en Eddelgas is. Da bedüüdt, dat Helium nich so licht mit annere Elementen reageern deit un ok nich mit sik sülvst. Anners as de meisten Elemente, de dat as Gas gifft, kommt Eddelgasen nich as Molekülen vör, man blievt als enkelte Atomen. As Waterstoff hett Helium ok en ganz lütte Dicht un is noch sworer to kondenseeren as Waterstoff. Bi ganz deepe Küll liggt Helium in en superfluiden Tostand vör, dat warrt aver nich eenmol fast, wenn en dat bi Normaldruck op 0 K rünnerköhlt. Dat geiht blots, wenn ok bannig hoogen Druck is. duum|Helium Helium is na den Waterstoff dat tweetfakenste Element in dat Weltall un entsteiht vundaag dör Karnfusion in de Sünn (un ok in all de annern Steerns). Man dat meiste vun’t hele Helium is in de eersten dree Minuuten na den Oorknall tostannen kamen. Gifft aver ok en Oort von Radioaktivität de Alphaverfall nöömt warrt. Dorbi warrt Alphadeelkens freesett, dat sünd nix anners as 4He-Karns (kanns ok seggen Atome ohne jemehr Elektronen).
Historie thumb|left|200px|Kumplett Absorptschoonsspektrum vun de Sünn. De eersten Henwiesen op dat Element Helium weern in dat Spektrum vun de Chromosphäär vun de Sünn funnen worrn. Dor binnen is en helle gele Spektrallien opfallen mit en Bülgenläng vun 587,49 nm. Opdeckt hett dat de franzöösche Astronom Pierre Janssen wiel en totale Sünndüsternis in Indien an’n 18. August 1868.
As he dat bekannt maken de, hett em toeerst nümms glöövt, vun wegen dat noch nie in’n Weltruum en nee’ Element opdeckt worrn is. In dat lieke Johr, an’n 20. Oktober, hett de Englänner Norman Lockyer faststellt, dat dat disse gele Spektrallien würklich gifft. He hett ok dorut slaten, dat se vun en bit dorhen unbekannt Element veroorsaakt wesen müss. Wiel de Lien bannig dicht an de so nöömten Fraunhofer D-Lien leeg, hett he ehr as D3-Lien betekent, üm ehr vun de dicht bi liggenden D1- un D2-Lienen vun’t Natrium aftogrenzen.
He un sien engelschen Kolleeg Edward Frankland hebbt denn vörslahn, dat man dat ne’e Element na dat greeksche Woort för Sünn nömen schull. Un wiel se dorvun utgahn sünd, dat dat ne’e Element en Metall weer, hebbt se de Ennen -ium ranbammelt un nich -on as dat vör de Eddelgasen begäng weer.
An’n 26. März 1895 hett de britsche Chemiker William Ramsay Helium wunnen, as he dat Uran-Mineral Cleverit mit Mineralsüren versett un dat Gas isoleert hett, dat dorbi freesett worrn is. An sik weer he op de Söök na Argon, harr denn aver de lieke gele D3-Lien funnen, nadem he den Stickstoff un den Suerstoff vun dat wunnen Gas rutmaakt harr. Meist to lieken Tiet harrn de britsch Physiker William Crookes un de sweedschen Chemikers Per Teodor Cleve un Nicolas Langlet datsülve faststellt. Se hebbt denn utrekend veel vun dat Gas sammelt, üm denn ok de Atommasse bestimmen to künnen.
In Dexter in Kansas weer en Eerdgasborn funnen worrn, as dor na Ööl bohrt weer. Disse Born bestünn to 12 Volumenprozent ut en unbekannt Gas. De US-amerikaanschen Chemikers Hamilton Cady un David McFarland vun de Universität vun Kansas hebbt rufunnen, dat dat Helium weer. Se hebbt publizeert, dat Helium ok ut Eerdgas wunnen warrn kann. Un in dat sülve Johr hebbt Ernest Rutherford un Thomas Royds rutfunnen, dat Alphadeelken nix anners as Helium-Karns sünd.
De eerste Verfletigen vun Helium hett 1908 de nedderlännsch Physiker Heike Kamerlingh Onnes maakt, as he Helium op en Temperatur vun blots 1 K rünnerköhlt hett. He hett ok versocht, dat Element bi 0,8 K verklamen to laten, künn dat aver nich schapen, wiel dat blots ünner hoogen Druck geiht. Onnes hett to’n eerste mol den vundaag na em nöömten Onnes-Effekt beschreven. Dat eerste Verklamen vun Helium hett 1926 en Student vun Onnes dörföhrt, Willem Hendrik Keesom, de dat Helium ok op lieke Temperatur rünnerköhlt hett aver ünner en Druck vun 25 bar.
Natürlich Vörkamen
In’t Weltall Na de Oorknalltheorie is de gröttste Deel vun’t Helium in’n Weltruum in de eersten dree Minuten na den Oorknall entstahn. Dat warrt ünnerstütt dör dat grote Vörkamen in’t Weltall. Helium is na den Waterstoff dat tweetfakenste Element. Vun de Materie, de man sehn kann, maakt Helium ungefäähr 23 % ut, ofschoonst Waterstoffatomen achtnmol fakener sünd. Helium warrt butendem ok in Sünnen tüügt: Dat so nöömte Waterstoffbrennen levert de Energie, de den gröttsten Deel vun all Sünnen to’n Lüchten bringt, neemlich die Steerns op de Hööftreeg.
Dör dissen Vörgang kriegt de Steerns de Energie för den gröttsten Deel vun jemehr Bestahn. Wenn de Waterstoff to’n gröttsten Deel in’n Karn opbruukt is, denn tütt he sik tohopen un vergröttert dordör sien Temperatur. Dordör kann de Helium in en Sünn nu wieter „verbrennt“ warr to Kohlenstoff (Heliumflash, Heliumbrennen). In en Schaal üm dissen Karn löpt aver wieter dat Waterstoffbrennen af. Ok de Kohlenstoff warrt to annere, sworere Elementen wieterfusioneert. Dat geiht hoch bit to’n Iesen. Un wenn dat sogor to en Supernova-Explosion kummt, denn künnt ok noch sworere Elementen tostannen kommen, de dör de Explosion denn in’n Weltruum verdeelt warrt. So riekert sik de interstellar Materie mit Helium un sworere Elementen an, de denn ok bi jüngere Steerns vörkamt.
Op de Bavenflachen vun Steerns un in Nevela gifft dat Helium tomeist neutral oder eenfach ioniseert. Anners as sonst in de Physik un de Chemie, warrt dorför nich de Schrievwies mit dat hoochstellte „+“ bruukt, vunwegen dat annere Elementen so dull ioniseert sünd, dat disse Schrievwies to ümständlich warrt (t. B. sössteihnfach ioniseert Iesen in de Sünnkorona). In de Astronomie warrt dorüm röömsch Tallen bruukt, wobi dat neutral Helium as He-I betekent warrt, eenfach ioniseert Helium as He-II un vullstännig ioniseertet Helium as He-III.
Helium kummt ok in verscheeden Planetenatmosphäären vör: Neptun 19 % ± 3,2 % Uranus 15,2 % ± 3,3 % Jupiter 10,2 % Merkur 6 % Saturn 3,25 % Venus 12 ppm Eer 5,2 ppm
Op Meteoriten un Maand Op Meteoriten kann Helium dör Wesselwirken (Spallatschoon) mit de Kosmisch Strahlen tüügt warrn. Sünners dat Isotop 3He kann dorüm nütt warrn, üm so nöömte Bestrahlenöller to bestimmen. Dormit is de Tietruum twüschen dat Losslahn vun’n Mudderkörper bit to’n Opslahn op de Eer meent. Bito entsteiht 4He in Meteoriten dör den Verfall vun sworere radioaktive Elementen. Wietere Heliumandeelen in Meteoriten stammt ut de Tiet, as dat Sünnsystem entstahn is, to’n Deel aver ok ut den Sünnwind, de opfungen worrn is.
Dat lieke gellt ok för de Stenen op de Bavenflach vun den Maand. Dat is faken teemlich lang den Sünnwind un de kosmisch Strahlen utsett. Dorüm is Mondsteen sünners riek an Helium, un sünners an dat Istop 3He. Wenn dat irgendwnan mööglich warrn schüll, Fusionsreakters för de Deuterium-Tritium-Fusion to entwickeln, künn dat Winnen vun Helium-3 vun’n Maand weertschaplich intressant warrn. To Tiet hett t. B. China en Energienafraag, de in’t Johr 3 Tünnen Helium-3 föddern deRainer Kayser: Langer Marsch China will zum Mond., in Die Rheinpfalz am Sonntag vun’n 8. Juli 2007, S. 20.
Op de Eer 4He kummt binnen de Eer tostannen bi’n radioaktiven Verfall (Alphaverfall) vun swore Elementen as Uran un Thorium, wobi de Helium-Karns as Alphadeelken utsennt warrt un anslutend Elektronen infangt. Helium warrt in verscheeden uran- un thoriumhollig Mineralen funnen, as t. B. Plechblennen.
Ut de Tiet, as de Eer tostannen kamen is, stammt en Andeel vun’t 3He in’n Eerdmantel, de wiet över de Weert liggt, de in de Atmosphäär meten warrt. dat is dat so nöömte Mantelhelium. In’n böveren Eerdmantel, de al to’n groten Deel utgast is un dorüm vundaag gröttstendeels dör dat Helium-4 ut de Alphaverfäll opfüllt warrt, liggt de 4He/3He-Proportschoon bi ruchweg 86.000. Schüll dat Konvekschoonssystem vun den ünneren Eerdmantel wietrekend vun den böveren Mantel afsplitt un de Massen uttuusch twüschen beide Deelen demna teemlich lütt wesen, denn liggt de Proportschoon in’n ünneren, kuum utgasten Mantel twüschen 2.500 un 26.000, wiel dor de Helium-3-Andeel noch veel hööger is.
Disse Saak is vun Intresse sünners in Henblick op de Dynamik vun de Eer un de Konvektschoon in’n Tosamenhang mit Hotspot-Vulkanismus: För de Basalten, de an de middelozeanschen Rüchen dör Smöltvörgäng in’n böveren Eerdmantel tostannen kommt, is en Proportschoon vun 86.000 tyypsch. Dorgegen hebbt de Basalten vun verscheeden Hotspots-Vulkanen (t. B. op Hawaii oder Iesland) Weerten, de dree- bit veermol sieter liggt. Dat warrt dormit verklort, dat disse Vulkanismus dör Mantelplumes veroorsaakt is, de deep in de Eer an de Karn-Mantel-Grenz (Wiechert-Gutenberg-Grenz) entsteiht un dorüm to en grooten Deel ut Material vun’n ünneren Mantel besteiht.
Helium is in lütte Mengden ok Bestanddeel vun de Eerdatmosphäär (5,2 ppm), aver ok vun Eerdgas oder Eerdööl (0,4 %). De Andeel in de Atmosphäär is so lütt, wiel dat meeste Helium op de Eer, vun wegen sien Lichtigkeit un wieldat sik dat Eddelgas ok nich mit annere Elementen verbinnen deit, in den Weltruum witschen deit. In en Hööch vun ungefäähr 1.000 km över Normalnull is Helium dat an’n fakensten vörkamend Element, wiel sik dat dor ansammelt. Man dat kann ok angahn, dat dit Helium ut’n Sünnwind stammt.
Künstlich Herstellen De weertschopplich bedüdenste un gröttste Heliumborn is dat Eerdgas, wat bit to 7 % Heliumandeel hebben kann. Helium hett bannig siete Smölt- un Kaaktemperaturen. Üm dat Helium vun de annern Stoffen (t. B. Kohlenwaterstoffen un Stickstoffverbinnen) in’t Eerdgas aftoscheeden, warrt also düchtig siete Temperaturen bruukt.
Lange Johren hebbt de USA mehr as 90 % vun dat weltwiet bruukbor Helium wunnen. 1995 weer in de Verenigten Staaten tohopen 1 Milliarde Kubikmeter Helium föddert. De Rest keem ut Fundsteeden in Kanada, Polen, Russland un annere Länner. In Russland kommt grote Mengden in Sibirien vör, wo een nich so licht hinkamen kann. Na de Johrdusendwenn hebbt ok Algerien un Katar Helium wunnen. Algerien is gau to’n tweetbedüdensten Heliumleverer worrn. 2002 hett Algerien al 16 % vun dat Helium wunnen, wat weltwiet in’n Hannel kamen is.
Bi Amarillo in Texas weer 2004 ungefäähr dat Teihnfache vun de Heliummengde lagert, de weltwiet in’t Johr bruukt warrt. Dat weer en strategische Reserve vun de amerikaansch Regeeren. De Reserve müss aver in de Johren na 1996 an de private Weertschap verköfft warrn vun wegen den Helium Privatization Act, de vun de Clinton-Regeeren beslaten worrn weer.
Dat Isotop 3He is blots to ruchweg 1,4 ppm in dat natürliche Helium binnen un dorüm bannig düer. Vun’t Prinzip her kann man dat Isotop ok dör en Karnreakschoon wunnen warrn. T. B. entsteiht dat bi den Betaverfall vun Tritium:
Tritium un Helium-4 künnt dör Bescheten von Lithium mit Neutronen in en Karnreakter tüügt warrn:
Heliumherstellen in de Historie Fröh in’t 20. Johrhunnert sünd grote Mengden Helium in de Eerdgasfeller vun de US-amerikaanschen Great Plains funnen worrn. Se weern de Grundlaag dorvör, dat de USA de föhrend Leverer vun Helium worrn is. Op Vörslag vun Sir Richard Threlfalls hett de US-Marine wiel den Eersten Weltkrieg dree lütte Heliumbedrieven för Experimenten ünnerstütt, üm Helium to’n Opfüllen vun Sparrballons to winnen. Vun disse Bedrieven weern 5.700 m³ Gas maakt mit en Heliumandeel vun 92 %. Dorvör harrn se man blots en poor Hunnert Liter dorvun tostannen brocht. Lütte Mengden vun dit Gas weern ok in dat weltwiet eerste mit Helium opfüllte Luftschipp bruukt, dat C-7 vun de US-Navy, dat sien Jumfernfohrt an’n 7. Dezember 1921 op de Streck vun Hampton Roads, Virginia, na Boiling Field, Washington D.C. maakt hett.