Kādas ir hēlija īpašības?

Šķidrais un cietais hēlijs var pastāvēt tikai ārkārtīgi zemas temperatūras augsta spiediena apstākļos. Viena no neparastajām hēlija īpašībām ir tā, ka tas nevar pastāvēt kā cieta vai šķidra viela normālā spiedienā pat ļoti zemā temperatūrā. Pie spiediena aptuveni 163 kg uz kvadrātcollu (2.5 megapaskāļi) pāreja starp šķidrumu un cietu vielu jeb kušanas temperatūra ir -458 °F (0.95 kelvini). Viršanas temperatūra ir -452 ° F (4.22 Kelvini).

Dažas hēlija īpašības padara to par interesantu un kopīgu kvantu mehānikas studiju priekšmetu. Tā zemā atomu skaita dēļ tas ir otrs vienkāršākais atoms pēc ūdeņraža. Matemātiskās procedūras var izmantot, lai analizētu subatomisko daļiņu — protonu, elektronu un neitronu — uzvedību hēlija atomā. Tomēr šādas metodes nevar pilnīgi droši noteikt šo daļiņu uzvedību. Kvantu mehāniskās analīzes ziņā ir grūtāk strādāt ar atomiem ar lielāku atomu skaitu, kuros ir vairāk subatomisko daļiņu.

Hēlijs ir vismazāk reaģējošs no visiem elementiem. Hēlija nereaktīvās īpašības izriet no tā, ka tas ir vieglākais no kopumā nereaktīvām cēlgāzēm. Cēlgāzei ir “pilns” elektronu apvalks, kas nozīmē, ka ķīmiskā reakcijā tā nevar viegli dot vai saņemt elektronus. Elektronu apmaiņa vai koplietošana ir pamatā lielākajai daļai ķīmisko reakciju, tāpēc cēlgāzes mēdz piedalīties dažās ķīmiskās reakcijās. Turklāt hēlijam ir tikai divi elektroni, kas vispār varētu piedalīties reakcijā, savukārt visām pārējām cēlgāzēm – un patiešām visiem elementiem, izņemot ūdeņradi – ir vairāk.

Hēlijam ir daudz dažādu lietojumu, kas izriet no hēlija ķīmiskajām īpašībām — jo īpaši tā vieglā svara, temperatūras un spiediena īpašībām un zemās reaģētspējas. Hēlijs, piemēram, ir ievērojami vieglāks par gaisu, tāpēc to bieži izmanto, lai piepildītu balonus, lai tie varētu peldēt, un dirižabļus, piemēram, gaisa kuģus, lai tie varētu lidot. Šķidrais hēlijs, kas var pastāvēt tikai ārkārtējos spiedienos un ļoti zemās temperatūrās, tiek izmantots kā dzesēšanas šķidrums supravadītājiem, kuri iegūst ārkārtīgi vadošās īpašības tikai ļoti zemās temperatūrās.