Helium

จาก Thailand Science and Technology Wikipedia

Helium

ฮีเลียม (helium) เป็นก๊าซซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีและใช้ประโยชน์ได้มากมายในปัจจุบัน ใช้เป็นก๊าซเติมในบัลลูนแทนก๊าซไฮโดรเจนที่ติดไฟง่ายซึ่งเคยใช้เติมบัลลูนกันมาก่อน จนกระทั่งเกิดโศกนาฏกรรมกับบัลลูนยักษ์เรือเหาะ ฮินเดนเบอร์ก (Hindenberg) ของเยอรมนี ที่ใช้ก๊าซไฮโดรเจนทำให้เรือเหาะลอยตัวอยู่ในอวกาศได้ แต่แล้วก็เกิดไฟไหม้และตกในสหรัฐอเมริกาเมื่อปี ค.ศ.1937

ประโยชน์ของฮีเลียมที่รู้จักกันดีอีกอย่างหนึ่งคือ ใช้ในรูปของฮีเลียมเหลวเพื่อรักษาความเป็นซูเปอร์คอนดักเตอร์ของซูเปอร์คอนดักเตอร์อุณหภูมิต่ำ ที่อุณหภูมิประมาณ 4 เคลวิน

ทางด้านดาราศาสตร์ ฮีเลียมเป็นธาตุที่มีมากที่สุดเป็นอันดับ 2 ในจักรวาล รองลงมาจากธาตุไฮโดรเจน คาดกันว่าในจักรวาลปัจจุบันมีฮีเลียมอยู่ประมาณ 25% โดยมวล ฮีเลียมเป็นหนึ่งในสามธาตุที่เบาที่สุดซึ่งส่วนใหญ่กำเนิดหรือถูกสร้างขึ้นมากภายในช่วงเวลาประมาณ 3 นาทีแรกหลังการระเบิดที่เป็นกำเนิดของจักรวาล หรือบิกแบง (big bang)

ฮีเลียมถูกค้นพบเป็นครั้งแรกในปี ค.ศ.1868 โดยนักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษ นอร์แมน ล็อกเยอร์ (Norman Locker) จากการศึกษาสเปกตรัมของแสงอาทิตย์ระหว่างการเกิดสุริยุปราคาเต็มดวง โดยอาศัยเครื่องแยกสเปกตรัมหรือสเปกโทรสโคป ซึ่งนักดาราศาสตร์ฝรั่งเศสชื่อ ปีแอร์ เจ.ซี. แจนส์เซน (Pierre J.C. Janssen) เป็นผู้ถ่ายภาพสเปกตรัมของแสงอาทิตย์ได้เป็นคนแรกแล้วส่งไปให้ นอร์แมน ล็อกเยอร์ พิจารณาเพราะนอร์แมน ล็อกเยอร์ เป็นผู้เชี่ยวชาญเรื่องการวิเคราะห์สเปกตรัมของแหล่งกำเนิดแสง

นอร์แมน ล็อกเยอร์ สรุปว่าสเปกตรัมของแสงอาทิตย์มีส่วนที่มาจากธาตุซึ่งไม่เคยค้นพบกันมาก่อนเลยบนโลก จึงนับเป็นการค้นพบธาตุใหม่ นอร์แมน ล็อกเยอร์ ได้ตั้งชื่อธาตุที่ค้นพบใหม่นี้ว่า helium จากคำภาษากรีก hellos แปลว่าดวงอาทิตย์ เพราะค้นพบจากธาตุบนดวงอาทิตย์

ต่อมาอีกหลายปี คือถึงปี ค.ศ.1895 หลังการค้นพบธาตุฮีเลียมบนดวงอาทิตย์เป็นเวลา 27 ปี จึงมีการค้นพบธาตุฮีเลียมบนโลก โดยนักเคมีชาวสกอตชื่อ วิลเลียม แรมเซย์ (Willium Ramsay) และ นอร์แมน ล็อกเยอร์ จากปฏิกิริยาเคมีระหว่างแร่ยูเรเนียนชนิดหนึ่งกับกรดเข้มข้น แล้วเกิดก๊าซซึ่งมีฮีเลียมอยู่ด้วยขึ้นมา

ก่อนการค้นพบก๊าซฮีเลียม โดยวิลเลียม แรมเซย์ และ นอร์แมน ล็อกเยอร์ หลายปี คือเมื่อปี ค.ศ.1888 นักเคมีชาวอเมริกันชื่อ วิลเลียม เอฟ.ฮิลลีแบรนด์ (William F.Hillebrand) ก็เกือบค้นพบธาตุฮีเลียมจากการทดลองใช้กรดเข้มข้นกับแร่ยูเรเนียมชนิดหนึ่ง แล้วพบว่ามีก๊าซเกิดขึ้น ทว่าจากการวิเคราะห์ศึกษาก๊าซที่เกิดขึ้น เขาได้พบเพียงก๊าซไนโตรเจนเท่านั้น ทั้งๆ ที่ในก๊าซที่เกิดขึ้นนั้น ความจริงแล้วมีก๊าซฮีเลียมอยู่ด้วย

ฮีเลียมเป็นธาตุมีหลายไอโซโทป ไอโซโทปของธาตุฮีเลียมที่มีมากที่สุดในธรรมชาติและมีเสถียรภาพที่สุด คือฮีเลียม-4 ซึ่งอะตอมของธาตุนี้ประกอบด้วยนิวเคลียสมีโปรตอน 2 ตัว และนิวตรอนอีก 2 ตัว โดยมีอิเล็กตรอนโคจรอยู่รอบนิวเคลียส 2 ตัว

ไอโซโทปของฮีเลียมที่มีอยู่ในธรรมชาติและเป็นไอโซโทปที่มีเสถียรภาพด้วย คือฮีเลียม-3 ประกอบด้วยโปรตอน 2 ตัว นิวตรอน 1 ตัว และอิเล็กตรอน 2 ตัว แต่มีอยู่เป็นปริมาณน้อย

ธาตุฮีเลียมมีไอโซโทปที่เป็นกัมมันตภาพรังสีอยู่ 2 ไอโซโทป คือฮีเลียม 5 เป็นไอโซโทปที่มีนิวตรอน 3 ตัว และฮีเลียม -6 เป็นไอโซโทปที่มีนิวตรอน 4 ตัว ทั้งสองไอโซโทปนี้มีอายุสั้นมาก

ฮีเลียมเป็นธาตุที่มีอยู่ในธรรมชาติ พบอยู่ในแร่ยูเรเนียนและทอเรียม ก๊าซฮีเลียมมีพบอยู่ในก๊าซธรรมชาติด้วย

ฮีเลียมมีความเกี่ยวข้องกับรังสีแอลฟาอย่างไร?

รังสีแอลฟา หรืออนุภาคแอลฟา ก็คืออะตอมของธาตุฮีเลียมที่สูญเสียอิเล็กตรอนทั้งสองไป หรือจะกล่าวว่า รังสีแอลฟาคือนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียมก็ได้