| الخاصية | القيمة |
|---|---|
| He | رمز العنصر |
| 2 | العدد الذري |
| 4.003 و.ك.ذ | الكتلة الذرية |
| غاز نبيل | التصنيف |
| غاز (عند الظروف القياسية) | الحالة الفيزيائية |
| 18 (VIII A) | المجموعة |
| 1 | الدورة |
| s-block | الكتلة |
| الخاصية | القيمة |
|---|---|
| -272.2°س | نقطة الانصهار |
| -268.9°س | نقطة الغليان |
| 0.0001786 جم/سم³ | الكثافة |
| عديم اللون | اللون |
| عديم الرائحة | الرائحة |
| عديم الطعم | الطعم |
| قابلية ذوبان ضئيلة جداً | الذوبانية |
الهيليوم هو ثاني أكثر العناصر وفرة في الكون وثاني أخف العناصر. إنه خامل تماماً في الظروف العادية، مما يجعله مستقراً بشكل لا يصدق. يمتلك الهيليوم أقل نقطة غليان لأي عنصر وهو العنصر الوحيد الذي لا يمكن تجميده بالضغط وحده عند الصفر المطلق.
بيير جول سيزار جانسن (1824-1907): عالم فلك فرنسي اكتشف الهيليوم لأول مرة في طيف الشمس خلال كسوف شمسي، ولاحظ خطاً طيفياً أصفر غير معروف.
وليام رامزي (1852-1916): كيميائي اسكتلندي عزل الهيليوم لأول مرة على الأرض بمعالجة خام اليورانيوم بالحمض، مما أكسبه جائزة نوبل في الكيمياء عام 1904.
يأتي اسم "الهيليوم" من الكلمة اليونانية "هيليوس" التي تعني "الشمس"، لأنه اكتُشف لأول مرة في طيف الشمس قبل العثور عليه على الأرض. هذا يجعل الهيليوم العنصر الوحيد المسمى على اسم جسم سماوي.
الهيليوم خامل بيولوجياً ولا يلعب أي دور في العمليات الحيوية. ومع ذلك، فإن خصائصه الفريدة تجعله مفيداً في التطبيقات الطبية، خاصة في أنظمة التنفس والتصوير بالرنين المغناطيسي.
رغم أن الهيليوم غير سام، إلا أنه يمكن أن يسبب الاختناق في الأماكن المغلقة بإزاحة الأكسجين. يجب تجنب استنشاق كميات كبيرة مباشرة من خزانات الهيليوم.
يوفر هذا القسم تصورات تفاعلية مفصلة لسلوك إلكترونات الهيليوم، والهياكل المدارية، وآليات التوصيل الضرورية لفهم الخصائص الكهربائية وتطبيقات الغازات النبيلة.
التكوين الإلكتروني: يحتوي الهيليوم على مدار 1s مكتمل بإلكترونين مزدوجين، مما يجعله مستقراً للغاية.
خصائص العزل: الغلاف الخارجي المكتمل يخلق فجوة طاقة هائلة، مما يجعل الهيليوم عازلاً كهربائياً مثالياً.
التطبيقات: يُستخدم في تطبيقات الجهد العالي وكغلاف جوي خامل للمكونات الكهربائية.
درجة حرارة منخفضة: يبقى عازلاً ممتازاً
درجة حرارة الغرفة: خصائص عزل مثالية
درجة حرارة عالية: يتطلب ظروفاً قصوى للتأين
تكوين البلازما: يتطلب درجات حرارة >50,000 كلفن
| الظروف | القيمة | الخاصية |
|---|---|---|
| غاز He عند الظروف القياسية | ~10⁻²⁰ س/م | التوصيلية الكهربائية (σ) |
| غاز He عند الظروف القياسية | ~10²⁰ أوم·م | المقاومية (ρ) |
| عند 1 ضغط جوي، 20°س | 1.000065 | ثابت العزل الكهربائي |
| بين الأقطاب الكهربائية | ~5 كيلو فولت/مم | جهد الانهيار |
| التأين الأول | 24.587 إلكترون فولت | جهد التأين |
| القيمة | الخاصية |
|---|---|
| 1.000065 | النفاذية النسبية |
| 5-7 كيلو فولت/مم | قوة العزل الكهربائي |
| ~10⁻⁶ | معامل الفقدان |
| 0.205 أنجستروم³ | قابلية الاستقطاب |
الهيليوم يبقى في الحالة الغازية عند درجة حرارة الغرفة والضغط الجوي العادي. لديه أقل نقطة غليان (-268.9°س) ونقطة انصهار (-272.2°س) من أي عنصر معروف، مما يتطلب ظروفاً قصوى للتسييل.
احتمال حدوث تفاعل كيميائي
في الظروف العادية (25°س، 1 ضغط جوي)
احتمال البقاء خاملاً
الهيليوم يبقى غير متفاعل كيميائياً
الحكم: الهيليوم هو أحد أكثر العناصر خمولاً كيميائياً المعروفة للعلم! 🛡️
| الوصف | التقييم | التصنيف |
|---|---|---|
| لا تفاعلات فعلياً | خامل | التفاعلية الإجمالية |
| لا مركبات في الظروف العادية | لا شيء | الترابط الكيميائي |
| ظروف قصوى فقط | 0.001% | تكوين المركبات |
| صفر بشكل أساسي | ~0% | احتمال التفاعل |
| التكوين الأكثر استقراراً | أقصى حد | استقرار الغاز النبيل |
النتيجة: لا يوجد تفاعل
الاحتمالية: 0.00%
السبب: كلاهما مستقر للغاية في حالتهما الطبيعية
الظروف المطلوبة:
- درجة الحرارة: >10,000 كلفن (حالة البلازما)
- الضغط: >100,000 ضغط جوي
- الطاقة: قصف بجسيمات عالية الطاقة
المركب النظري: HeH⁺ (أيون هيدريد الهيليوم)
التكوين الأول: الكون المبكر، ~100,000 سنة بعد الانفجار الكبير
الاستقرار: غير مستقر للغاية، يتفكك فوراً
الاكتشاف: تم رصده لأول مرة في الفضاء عام 2019
العملية: في الظروف القصوى (باطن النجوم أو البلازما المختبرية)، يمكن تأيين ذرة هيدروجين (H) إلى H⁺، ومن خلال تصادم عالي الطاقة، يمكنها التفاعل مع ذرة هيليوم. النتيجة هي HeH⁺، أيون هيدريد الهيليوم - الجزيء الأول الذي تكوّن في الكون بعد الانفجار الكبير. ومع ذلك، يتطلب هذا ما يقرب من 24.6 إلكترون فولت من الطاقة وهو نادر بشكل استثنائي على الأرض!
يبقى هيليوم نقياً
طوال وجوده بالكامل
قوى فان دير فالس الضعيفة
تفاعلات فيزيائية مؤقتة فقط
ترابط كيميائي حقيقي
فقط في ظروف مختبرية قصوى
⚠️ مهم: هذه الظروف مستحيلة التحقيق في الحياة اليومية العادية. سيبقى الهيليوم خاملاً تماماً في جميع السيناريوهات العملية على الأرض!
💡 نقطة مفتاحية: "تفاعلات" الهيليوم هي فيزيائية بحتة (قوى فان دير فالس)، وليست روابط كيميائية!
يقارن الرسم البياني أعلاه تفاعلية الهيليوم (قرابة 0%) مع عناصر أخرى. لاحظ كيف يجلس الهيليوم في القاع المطلق لمقياس التفاعلية، حتى أقل من الغازات النبيلة الأخرى! هذا يجعل الهيليوم "حصن الاستقرار الكيميائي" في الجدول الدوري.
التقييم: أقصى حد
النوع: خامل كيميائياً
الفئة: غاز نبيل
الظروف العادية: مستحيل
الظروف القصوى: احتمال 0.0001%
المركبات المعروفة: HeH⁺ (أيون غير مستقر)
الاستخدام اليومي: خامل دائماً
التطبيقات الصناعية: غاز خامل مثالي
السلامة: آمن كيميائياً، خطر الاختناق فقط