Helium - Das leichteste Edelgas
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Helium

Helium

Aus atomphysikalischer Sicht ist Helium das nächst kompliziertere Element nach Wasserstoff. Es besteht aus einem zweifach geladenen Kern und zwei Elektronen. Damit ist es das einfachte Element in dem die gegenseitige Beeinflussung von Elektronen beobachtet werden kann. Die unterschiedlichen Möglichkeiten die Spins der Elektronen auszurichten führt dazu, dass zwei Arten von Helium beobachtet werden können. Sie heißen Ortho- und Para-Helium. Im Periodensystem der Elemente befindet sich Helium meist ganz oben rechts, da es zu den Edelgasen gehört. Man kann es aber auch in die zweite Spalte schreiben, da nicht - wie bei den übrigen Edelgasen - ein p-Orbital sondern ein s-Orbital die äußerste Schale bildet. Chemisch verhält sich Helium wie die Edelgase: Es geht keine Bindungen ein und tritt nur als freies Atom auf.

Helium ist sehr leicht und kommt in kleinen Mengen in der Atmosphäre vor. Es ist weder brennbar noch giftig. Es wird als Traggas in Luftschiffen verwendet, da es zwar teurer aber dafür viel sicherer ist als Wasserstoff. Auch in fliegenden Ballons vom Jahrmarkt befindet sich Helium. Aufgrund der im Vergleich zur Luft viel geringeren Dichte ist die Schallgeschwindigkeit im Helium höher als an der Luft. Dadurch ändert sich beim Atmen von Helium die Stimmlage. Töne geicher Wellenlänge (durch die Stimmbänder festgelägt) bekommen eine höhere Frequenz.

Der Kern

Helium-4

Betrachtet man den Kern genauer, so zeigt sich, dass er in der Regel aus zwei Protonen und zwei Neutronen besteht. Diese Kombination ist in der Kernphysik auch als Alpha-Teilchen bekannt und entsteht beim radioaktiven Zerfall vieler großer Atomkerne.

Isotope

Helium-3

Wie die meisten Atome hat auch Helium mehrere Isotope. Das zweite stabile Isotop von Helium enthält nur ein Neutron. Der Kern dieses Isotops besteht also nur aus drei Kernbausteinen. Er ist somit etwa genauso schwer wie das Wasserstoff-Isotop Tritium. Tritium und Helium-3 sind also Isobare. Dieses Helium-Isotop entsteht aus dem Beta-Zerfall von Tritium und ist recht selten (und teuer).

Letzte Änderung: 11.12.2010