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Hélium

DéfinitionClassé sous :chimie , hélium , tableau périodique des éléments
L’hélium est le gaz utilisé initialement dans les dirigeables. Il est encore beaucoup employé de nos jours. © AngMoKio, CC by-sa 3.0

L'hélium inaugure le groupe des gaz rares dans le tableau périodique. Presque inerte, il est le deuxième élément le plus abondant dans l'univers après l'hydrogène.

Généralités

  • Symbole : He
  • Numéro atomique : 2
  • Électrons par niveau d'énergie : 2
  • Masse atomique : 4,003 u
  • Isotopes les plus stables : 3He stable avec 1 neutron (0,000137 %), 4He stable avec 2 neutrons (99,999863 %)
  • Série : gaz rare
  • Groupe, période, bloc : 18, 1, s
  • Densité : 0,125 (liquide)
  • Point de fusion : -272,2 °C (sous 26 atmosphères)
  • Point d'ébullition : -268,93 °C

Historique de l’hélium

La première manifestation connue de l'hélium a été mise en évidence par une raie à 547,49 nanomètres dans le spectre de la chromosphère solaire en 1869 par Jules Janssen, attribuée à tort au sodium. La même année, Norman Lockyer observait à son tour une raie dans le spectre solaire, qu'il attribua à un élément inconnu sur Terre. Edward Frankland et Norman Lockyer le nommèrent d'après helios, le mot grec pour le Soleil. C'est en 1895 que Norman Ramsay isolera l'hélium sur Terre.

Tore Supra, le tokamak du Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), utilise des aimants supraconducteurs refroidis à l'hélium liquide. © CEA

Propriétés de l’hélium

L'hélium est transparent, sans odeur et n'est pas un gaz toxique. Il est moins soluble dans l'eau que tout autre gaz. Il s'agit aussi de l'élément le moins réactif. La densité et la viscosité des vapeurs d'hélium sont très faibles tandis que la conductivité thermique et la chaleur spécifique sont très élevées. Il est possible de liquéfier l'hélium mais sa température de condensation est la plus basse parmi toutes les substances connues.

Utilisation de l’hélium

L'hélium a été le premier gaz utilisé pour remplir les ballons et les dirigeables et il est toujours employé pour les ballons météo notamment. Son application principale reste le travail en atmosphère inerte. Un grand champ d'application lui est réservé, celui du refroidissement à des températures très basses, en deçà de 15 K, notamment pour la supraconductivité, car il subsiste à l'état gazeux ou liquide.

On s'en sert aussi comme gaz pressurisant pour les carburants des fusées, dans les bouteilles de plongée mélangé à l'oxygène, dans le refroidissement de certains réacteurs nucléaires ou encore en chromatographie. Il sert aussi à gonfler les ballons de baudruche.

Sur Terre, l'hélium est formé par la radioactivité d'éléments plus lourds. Une fois en surface, l'hélium migre dans l'atmosphère avant de s'en échapper à peu près au même rythme qu'il apparaît en surface.

Hélium et effets sur la santé

L'hélium peut être absorbé dans le corps par inhalation. Ses effets sont nombreux : il donne une voix aiguë, étourdit et provoque des maux de tête. Présent en trop grande quantité dans une pièce, il peut provoquer la suffocation. On le trouve ordinairement à l'état de traces dans le sang.

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