Helyum
- Simge Harfi: He
- Atom Numarası: 2
- Atom Ağırlığı: 4.0026
- Görünüş: Renksiz, kokusuz, tatsız gaz
- Elektron Dizilimi: 1s²
- Element Serisi: Soygaz
- Yoğunluk: 0.1786 g/L
- Erime Noktası: -272.2°C
- Kaynama Noktası: -268.93°C
Helyum Nedir?
Helyum, periyodik tabloda ikinci sırada yer alan, evrende hidrojenin ardından en bol bulunan elementtir. Atom numarası 2 olan helyum, soygazlar grubunda yer alır ve kimyasal olarak oldukça kararlı bir yapıya sahiptir. Normal koşullarda renksiz, kokusuz ve tatsız bir gazdır. İsmini Yunanca “helios” yani “güneş” kelimesinden alır. Bunun nedeni, helyumun ilk defa güneş tutulması sırasında tayf analizinde keşfedilmiş olmasıdır.
Helyum, evrende büyük oranda yıldızların çekirdeklerinde gerçekleşen füzyon tepkimeleri sonucunda oluşur. Güneş’in enerji kaynağı da esasen hidrojenin helyuma dönüşmesidir. Dünya’da serbest halde çok az bulunur; daha çok yer kabuğundaki radyoaktif bozunma süreçlerinden ortaya çıkar ve doğal gaz yataklarında birikir. Bu nedenle endüstride kullanılan helyumun büyük bölümü doğal gazdan ayrıştırılarak elde edilir.
Genel Özellikleri
Helyum, kimyasal olarak son derece durağan bir elementtir. Soygazlar grubunda olduğu için elektron alışverişine girmez ve bileşik oluşturma eğilimi yok denecek kadar azdır. Bu özelliği sayesinde reaktif olmayan, güvenli bir gaz olarak öne çıkar. Ayrıca helyum, tüm elementler içinde ikinci en hafif olanıdır. Hidrojenden sonra en düşük yoğunluğa sahip olması, onu balon ve hava gemilerinde güvenli bir alternatif haline getirmiştir.
Fiziksel özellikleri arasında dikkat çeken nokta, helyumun olağanüstü düşük erime ve kaynama noktalarıdır. -272°C’de sıvılaşmaya başlayan helyum, mutlak sıfırın hemen üzerinde bile sıvı halde kalabilen tek elementtir. Dahası, “süperakışkanlık” adı verilen benzersiz bir özelliğe sahiptir. Süperakışkan helyum, sürtünmesiz şekilde akabilir, en dar gözeneklerden bile geçebilir. Bu sıra dışı durum, kuantum mekaniği araştırmalarında çok önemli bir rol oynamıştır.
Kullanım Alanları
Helyumun en bilinen kullanım alanı balonlar ve zeplinlerdir. Hidrojene göre daha hafif olmasa da yanıcı olmadığı için güvenli bir taşıyıcı gazdır. Bunun yanı sıra tıp, teknoloji ve bilim alanlarında geniş bir kullanım yelpazesine sahiptir.
Tıpta, özellikle manyetik rezonans görüntüleme (MRI) cihazlarında süperiletken mıknatısları soğutmak için sıvı helyum kullanılır. Bu kullanım, modern tıp teknolojisinin gelişmesi açısından vazgeçilmezdir. Elektronik sanayisinde yarı iletkenlerin üretiminde ve fiber optik kabloların soğutulmasında helyum gazı tercih edilir. Ayrıca uzay ve roket teknolojilerinde yakıt tanklarını basınçlandırmak amacıyla görev alır. Nefes terapilerinde ise oksijenle karıştırılarak akciğer rahatsızlıklarının tedavisinde yardımcı olur.
Endüstride helyumun bir diğer önemli kullanımı, kaynak işlemlerinde koruyucu atmosfer sağlamasıdır. Argon ile birlikte kullanılan helyum, özellikle alüminyum ve titanyum gibi reaktif metallerin kaynağında tercih edilir. Ayrıca düşük sıcaklıklarda malzeme araştırmaları ve süperiletkenlik çalışmaları için sıvı helyum kritik bir öneme sahiptir.
İlginç Bilgiler
Helyumun sesi inceltici etkisi popüler kültürde sıkça bilinir. Balonlardan çekilen küçük miktarlarda helyum gazı, ses tellerinin titreşim hızını değiştirir ve insan sesini komik bir şekilde tiz hale getirir. Ancak bu uygulama sağlık açısından riskli olabilir ve sürekli yapılmamalıdır.
Evrenin kütlece yaklaşık %24’ü helyumdan oluşmaktadır. Bu oran, Büyük Patlama’dan sonra oluşan ilk elementlerden biri olduğunun kanıtıdır. Jüpiter ve Satürn gibi gaz devlerinin atmosferlerinde de bol miktarda helyum bulunur. Ayrıca helyumun yeryüzünde sınırlı rezervlere sahip olması, onu stratejik bir kaynak haline getirmiştir. ABD, Katar ve Cezayir, dünyadaki en büyük helyum üreticileri arasındadır.
Keşif Tarihi
Helyum ilk kez 1868’de Fransız gökbilimci Jules Janssen tarafından güneş tutulması sırasında gözlemlendi. Aynı yıl İngiliz bilim insanı Norman Lockyer de bu gözlemi doğruladı ve yeni bir elementin varlığını ileri sürdü. Helyumun varlığı laboratuvar ortamında ise 1895’te William Ramsay tarafından kanıtlandı. Ramsay, uranyum minerali klevit üzerinde yaptığı deneylerde helyum gazını açığa çıkarmayı başardı. Daha sonra bu keşif bağımsız olarak İsveçli bilim insanları Per Teodor Cleve ve Abraham Langlet tarafından da doğrulandı.
20. yüzyılda helyum, özellikle hava gemilerinde hidrojenin yerine kullanılmasıyla stratejik önem kazandı. Günümüzde ise bilimsel araştırmaların, tıbbi görüntüleme cihazlarının ve ileri teknolojilerin temel bileşeni haline gelmiştir. Rezervlerinin sınırlı olması nedeniyle helyumun gelecekte daha da değerli bir kaynak olacağı düşünülmektedir.
Kerim Yarınıneli / KerimUsta.com
Kaynaklar
- İzgi, Ü. (2018). Modern Kimya ve Elementler. Kimya Yayınları.
- Lenntech. Helium (He) – Chemical properties, Health and Environmental effects.
- Royal Society of Chemistry. (2023). Periodic Table: Helium.
