Hélium

Numéro atomique : 2 Rayon atomique : 140 pm (Van der Waals)
Symbole atomique : He Point de fusion : -272,2 °C
Masse atomique : 4,003 Point d’ébullition : -268,93 °C
Configuration d’électron :
1s2
États d’oxydation :

Seul l’hydrogène est plus abondant que l’hélium dans l’univers. Ce gaz incolore et inodore étant très léger, il n’en reste que très peu dans l’atmosphère terrestre. Une grande partie de l’hélium présent dans l’air vient en fait de la désintégration radioactive d’autres éléments.

Helium
Hélium.

Contrairement à l’hydrogène, l’hélium ne s’enflamme que difficilement, c’est pourquoi l’on s’en sert couramment pour gonfler des ballons plus légers que l’air. Fait intéressant, on détecte la présence de l’hélium grâce à ses étranges effets sur les cordes vocales. En effet, dans un air riche en hélium, la voix grimpe et devient nasillarde. Comme ce gaz se diffuse aisément dans les poumons, on le mélange souvent à l’oxygène pour assurer une réserve d’air artificiel aux plongeurs sous-marins.

Helium - balloons
On gonfle souvent des ballons à l’hélium parce que ce gaz est plus léger que l’air.

L’hélium trouve aussi d’importantes applications en cryogénie. À l’état liquide, il sert aux recherches sur le zéro absolu et permet d’obtenir les températures extrêmement basses que requièrent certains instruments scientifiques. En raison de son point d’ébullition peu élevé, l’hélium entre dans la fabrication des thermomètres à gaz employés pour mesurer les faibles températures. Les thermomètres à hélium à l’état gazeux font partie des instruments utilisés pour établir l’Échelle internationale de température (1990). L’Institut des étalons nationaux de mesure, du Conseil national recherches Canada (CNRC), a pour mission de maintenir les étalons canadiens des unités de mesure physiques. Le CNRC recourt aussi à la couleur rouge visible émise par les lasers à hélium-néon comme source de lumière à longueur d’onde stable. La longueur d’onde de cette couleur sert d’unité de mesure partout dans le monde à cause de sa commodité et de sa précision.

Les chercheurs de l’Institut Steacie des sciences moléculaires du CNRC tentent de voir si l’hélium et le xénon hyperpolarisés pourraient accroître la sensibilité des appareils de spectroscopie et d’imagerie par résonance magnétique nucléaire (RMN).

Autres applications

  • L’hélium protège la croissance de matériaux entrant dans la fabrication des semi-conducteurs.
  • L’hélium liquide est utilisé dans les instruments de recherche à basse température.