헬륨

한국어	핼륨
영어	Helium
원자번호	2
원소기호	He
평균원자량	4.003u
밀도	0.0001785
원자 반지름	31pm

개요

전 우주를 통틀어서 두 번째로 흔한 원소. 그런데 지구상에서는 매우 희귀한 원소이다. 실제로 헬륨의 발견도 태양의 선스펙트럼(황색이다)을 관측하는 과정에서 그 존재가 발견되었으며, 태양에서 발견되었다고 하여 그리스 신화의 태양신인 헬리오스에서 이름을 명명하였다.

금속성 원소에 붙는 어미 ~ium이 붙었지만 금속이 아니다. 그게, 스펙트럼을 분석해서 헬륨을 발견할 때는 이게 금속인 줄 알고 -ium 접미사를 붙였다가 실제로 추출해놓고 보니까 금속이 아니어서 새된 케이스라고. 지구상에서의 헬륨은 주로 천연가스와 함께 추출되는데, 이는 지각 내 방사성원소의 알파붕괴에서 생성된 알파선(알파선 자체가 헬륨의 원자핵이다)이 천연가스전에 갇혀 있다가 함께 추출되는 것으로 알려져 있다.

특성

비활성기체중에서도 가장 반응성이 작다. 애초에 헬륨 기체도 단원자상태로만 존재하며, 어지간한 조건에서는 반응하지 않는다. 원소계의 깡패플루오르와 고압, 극저온에서 반응한다고 한다.

모든 원소 중 끓는점이 가장 낮다. 어느 정도냐면, 1기압에서는 고체가 존재하지 않는다. 고체 헬륨을 만들려면 1~1.5K에서 2.5 MPa 정도의 압력까지 가해야 한다. 1기압에서 온도를 무작정 낮추면 고체가 아니라 초유체라고 하는 골때리는 상태로 상전이한다.

극저온에서 초전도성을 보인다.

용도

수소보다는 무겁고 비싸지만 그래도 공기보다 가볍고 비활성기체인 덕분에 비행선에 많이 애용된다. 공중에 뜨는 풍선에도 헬륨이 들어 있다.

헬륨을 들이마시고 말하면 목소리가 높게 변해 큰 웃음을 준다. 이는 소리의 전달 속도가 보통 공기보다 3배정도 빠르기 때문이다. 하지만 이 장난을 하겠다고 헬륨을 잔뜩 들이마셨다간 질식사할 수 있다.

액체 헬륨은 아주 차갑기 때문에 냉각재로 연구소에서 많이 쓰인다. LHC는 가동할 때마다 액체 헬륨을 들이부어 초전도 자석을 유지한다.

네온과 함께 헬륨-네온 레이저에 사용된다.

헬륨 화합물

헬륨은 비활성 기체이지만 화합물이 존재한다. 대표적으로, 우주 초기에 만들어진 최초의 산이라고 생각되는 수소 이온화 헬륨(HeH⁺)이 있고, 그 외에도 리튬-헬륨 화합물(LiHe), 헬륨 이량체(He₂)가 존재한다.