helium

Helium har mange bruksområder. Fordi gassen er lett og ikke kan brenne, brukes den i luftskip og luftballonger. Heliumgass brukes også i dekkene i landingshjulene på store fly. Dette øker flyets lasteevne.

Helium er tryggere å bruke enn hydrogen, fordi hydrogengass er lett antennelig. Luftskipet Hindenburg, som gikk opp i flammer i 1937, var fylt med hydrogen. Hindenburg-ulykken kunne vært unngått dersom man i stedet hadde brukt helium.

Helium er lettere enn luft, noe som gjør at heliumballonger stiger til værs. Slike ballonger er vanlig blant annet på 17. mai, siden de svever av seg selv.

Heliumballongene er ikke laget av gummi som andre ballonger. Dette er fordi gummiballonger har bitte små porer som gjør at heliumatomene relativt lett unnslipper. I stedet er heliumballongene vanligvis laget av metallfolie. Disse er tettere og holder dermed lenger på gassen.

Ettersom helium er så lett, er lydhastigheten større i heliumgass enn i vanlig luft. Det er derfor man får den høye, lyse «Donald-stemmen» (heliumstemme) når man snakker etter å ha pustet inn helium.

Det frarådes å puste inn heliumgass for ofte, da det kan skade strupehodet. Innånding fra trykksatt flaske er særlig farlig, da trykket kan skade lungene. Helium er ikke giftig, men dersom kroppen ikke får det oksygenet den trenger, kan man besvime eller til og med kveles.

• Les mer om heliumstemme.

Helium har det laveste kokepunktet av alle stoffer, og blir derfor brukt som kjølemedium innen både forskning og teknologi for å oppnå temperaturer nær det absolutte nullpunkt. Dette er det største og viktigste bruksområdet for helium.

Flytende helium benyttes dessuten i magneter til MR-undersøkelser. Magnetfeltet i MR-maskiner må være svært sterkt. Dette oppnår man med superledende elektromagneter, og disse må være svært kalde for å fungere. Flytende helium med temperatur på 4,2 kelvin er det eneste reelle alternativet for kjøling av disse magnetene.

På grunn av sin gode varmeledningsevne og at det er lite reaktivt, brukes helium også som kjølemiddel i gasskjølte høytemperaturreaktorer.

Blandinger av oksygen og helium, såkalt heliumluft, blir brukt av dykkere for å motvirke dykkersyke. I motsetning til nitrogen og oksygen vil ikke helium løses i blodet i særlig grad, selv ved høye trykk. Da unngår man nitrogennarkose, som er en stor utfordring ved spesielt dype dykk.

Helium kan også brukes som ikke-reaktiv atmosfære (inertgass) i buesveising.

Helium dannes hele tiden i små mengder i jordskorpen ved spalting av tyngre radioaktive grunnstoffer, særlig uran og thorium. Når disse spaltes, sendes det ut alfapartikler. Alfapartikler er bygd opp på samme måte som kjernen til helium. Alfapartiklene tar raskt opp elektroner og blir til heliumgass. Fordi helium er en ikke-reaktiv edelgass, utgjør den ikke noen fare i miljøet.

Totalt er det langt mer helium fanget under Jordas overflate enn i atmosfæren.

På Sola finnes det langt større mengder helium enn på Jorda. Sola består sannsynligvis av 84 prosent hydrogenatomer, 15 prosent heliumatomer og bare 1 prosent tyngre atomer. På Sola og i andre stjerner omdannes hydrogen kontinuerlig gjennom fusjon til helium, og noe av dette blir omdannet videre til andre grunnstoffer.

I universet som helhet er det anslått at helium med 23 prosent er det vanligste grunnstoffet etter hydrogen med sine 76 prosent. Den store andelen helium i universet er først og fremst en konsekvens av big bang. Forholdet mellom helium og hydrogen i universet stemmer svært godt overens med de modellene man har for universets tilblivelse, og det anses som en bekreftelse av teorien.

I universet er helium mest konsentrert i stjerner.

Helium blir primært produsert som et biprodukt ved utvinning av naturgass. Utvinnbare reserver av helium er mangelfullt kartlagt. Påviste og estimerte reserver i verden blir anslått til rundt 30 milliarder standard kubikkmeter. De største ressursene finnes i Midtøsten og USA. Utvinnbare forekomster er uvanlige og lokalisert til noen få steder på Jorda.

I 2023 ble det globalt produsert 170 millioner kubikkmeter helium, en økning fra 111 millioner kubikkmeter i 2000. Tabellen nedenfor viser de største heliumproduserende landene i verden, med volum angitt i millioner kubikkmeter for 2023.

¹⁾ påviste reserver ²⁾ estimerte reserver (kilde: United States Geological Survey)

Helium er svært lite reaktivt, og danner derfor ikke kjemiske forbindelser med andre grunnstoffer ved normale betingelser.

Bare én forbindelse med helium er kjent: HeH⁺. Denne forbindelsen er ustabil. Den er likevel viktig fra et kosmokjemisk perspektiv, da den er antatt å være den første kjemiske forbindelsen som ble dannet etter big bang.

Det er også laget fullerener hvor heliumatomer sitter i hulrom.

Det finnes to stabile isotoper av helium: ³He og ⁴He. ³He har en kjerne som består av to protoner og ett nøytron, mens ⁴He har to protoner og to nøytroner. I naturen er nesten alt helium ⁴He, mens ³He har blitt fremstilt i en kjernereaktor fra 1950. Stoffer som består av én isotop, kan derfor studeres hver for seg.

³He er svært sjeldent. I naturgassforekomster er det kun rundt 0,00001 atomprosent ³He relativt til ⁴He. Dette er fordi radioaktive henfall kun danner ⁴He. ³He er likevel teknologisk svært viktig, da det brukes til å oppnå temperaturer helt ned mot 0,1 kelvin.