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ヘリウム
辞書:科学用語の基礎知識 原子元素・名称編上 (NELEMN1)
読み:ヘリウム
外語:He: Helium
品詞:名詞

18族希ガス族に属する無色の非金属元素。

目次
情報
基本情報

一般情報

原子情報

物理特性
同位体

質量数は、2から10までが確認されている。安定同位体は二つある。

同位体核種天然存在比半減期崩壊崩壊後生成物
2He 陽子放射2 1H
β+崩壊2H
3He0.0001%安定核種(中性子数1)
4He99.9999%安定核種(中性子数2)
5He7.6×10−22中性子放射4He
6He810m秒β崩壊6Li
7He 中性子放射6He
8He119.0m秒β崩壊8Li
9He 中性子放射8He
10He 2中性子放射8He

質量数が6以上になると複雑な崩壊となり、中性子放射や核分裂が同時に起こることがある。

特徴
性質

水素核融合(恒星内部では陽子‐陽子連鎖反応)して作られる元素で、宇宙で二番目に多い元素である。

放射線のα線はヘリウム4(4He)の原子核そのものである。

水素同様に非常に軽い上、水素と違って不活性であり爆発性がないため、気球や飛行船のガス、風船、ダイバー用酸素ボンベなどとして広く使われている。

ダイバー用酸素ボンベの場合、酸素100%では人体に有害なので通常は空気を使う。しかし窒素も水に溶けるため、特に深く潜るダイバーの場合は圧力の高い深海で窒素が血液に溶け、水上に出たときにそれらが気化して危険である。そこで、酸素20%+ヘリウム80%(より水に溶けにくい)を使う。なお、ヘリウムを使うと音速が変わるので声が変になる。

ほかにも、融点が約0.8K(-272℃)と極めて低い。この特徴を利用して、超伝導磁石の冷媒や極低温実験の冷却材としても使われている。

α線

放射線の一つα線を構成するα粒子の正体は、ヘリウムの原子核(He2+)である。

α線は放射線の中で最も「大粒」であり、紙でも遮蔽できる一方、電離作用は強い。

製造

工業的には、ヘリウムは天然ガス生産の副産物として得られている。天然ガスの主成分はメタンであるが、天然ガスの井戸の中には1%弱程度ヘリウムを含むものがあり、これを分離して得る方法が一般的である。

従って、ヘリウムの生産量や価格は、天然ガスの需給に依存している。

日本にはヘリウムを多く含むガス井がないため日本では生産されていない。現在ヘリウムは、アメリカ、アルジェリア、ポーランド、ロシアなどで生産されているが、このうちアメリカは世界の生産量の7割強程度を生産している。日本はヘリウムを全量、アメリカから輸入している。

用途

ヘリウムは、不活性で熱伝導率が高く、またあらゆるガスの中で最も沸点が低い(約4K(-269℃))。このため半導体製造、光ファイバー製造、航空宇宙産業分野、医療機器のMRIなど、ハイテク分野や医療分野を中心に様々な分野で使われている。

例えば、医療機器のMRIでは強い磁場を発生させるため超伝導電磁石を用いており、この超伝導電磁石を冷やすために液化ヘリウムを冷媒として用いている。

情勢

アメリカは1920年代からヘリウムの備蓄を開始した。結果、全世界の備蓄量の約1/3がアメリカだとされている。

しかしアメリカも財政難であり、また冷戦も終わり大量にヘリウムを備蓄する必要性も薄れてきたため、この国家備蓄を取り崩して民間への売却を始めた。

半分程度を取り崩したことから、そろそろ売却を終了するかどうかという政治的情勢があるが、ヘリウムの需要は世界的に上昇し続けているため、もうしばらくは売却を継続することになっている。

しかし備蓄も無限ではないため、このままではアメリカの備蓄が枯渇するのは時間の問題である。どこかで新たな資源開発をする必要があるが、これが難航している。

そもそも天然ガスの副産物であるため、天然ガス価格が下がると採算が取れないため天然ガスと共にヘリウムも生産量が落ちるという結果となっている。

価格

液体ヘリウム4(4He)は1リットルで1,500円程度から。冷却が必要なため、地方だと輸送にコストが掛かる。

同位体のヘリウム3(3He)は、1リットルで何と二千万円もすると言われている。

安全性
危険性
有害性
環境影響
発見
発見者

1868(明治元)年にイギリスのノーマン・ロッキャー(Norman Lockyer)と、フランスのピエール・ジュール・セザール・ジャンサン(Pierre Jules C〓sar Janssen)が、それぞれ別々に、皆既日食の太陽光スペクトルから発見した。

発見後暫くは地球上には存在しないものと考えられていたが、19世紀末には地球上にも存在する事が分かった。

名前

ヘリウムと命名したのは、そのうちのロッキャーである。

名前は、太陽から発見されたため、ギリシャ神話の太陽神ヘリオス(Helius)から命名された。

このヘリウム(Helium)という名前であるが、本来 "-ium" は金属元素に付けるべき語尾である。ヘリウムは不活性ガスなので、"-on" を付けてヘリオンとなるべきだったが、なぜかヘリウムと命名されてしまった。

補足

ヘリウムボンベはグレーである。他に水素は赤、酸素は黒、二酸化炭素は緑、窒素などはグレーとなっている。また、ボンベのバルブが左ネジ(メタンなどの可燃性ガスは全て同様)。

主な化合物

ヘリウムは不活性であり、化合物を作らない。

前後の元素

123456789101112131415161718
HHe
LiBeBCNOFNe
NaMgAlSiPSClAr
KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr
RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXe
CsBa*HfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBiPoAtRn
FrRa**RfDbSgBhHsMtDsRgCnNhFlMcLvTsOg
UueUbnUbu
*LaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLu
**AcThPaUNpPuAmCmBkCfEsFmMdNoLr

1 水素 ‐ 2 ヘリウム ‐ 3 リチウム

リンク
関連するリンク
ICSC 国際化学物質安全性カード
用語の所属
元素
希少金属
HE
関連する用語
α線
液体ヘリウム
反ヘリウム
ヘリウム燃焼過程

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