원자번호 2, 헬륨풍선을 만드는 헬륨(Helium)

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헬륨풍선은 우주로 나가기 전에 터진다.

Helium

헬륨풍선에 사용되는 헬륨은 방사상 붕괴로 만들어진 기체이다. 헬륨은 비활성 기체라 통상적인 화학실험으로는 잘 검출되지 않기에 우리가 사용하는 헬륨기체는 수천 년, 수만 년 전에 우라늄과 토륨의 방사성 붕괴로 생성된 알파입자가 천연가스에 포획된 상태로 있다가 발굴된다. 

비활성 기체(非活性氣體) , 불활성 기체(不活性氣體)는 화학 계열로 주기율표의 18족 원소를 말하는데 최외각 전자가 모두 차 있어 전자를 주고받기 힘들기 때문에 화학결합이 어렵다. (예외로 Xe는 산소, 할로젠 등과 반응한다.)

헬륨원자를 어디에 쓰는 지 알아본다.

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1. 무엇에 쓰는 원소이지?

무색의 불활성 기체인 헬륨은 전류가 흐를 때 크림색의 창백한 복숭아색 빛을 낸다. 장식용 전등에 쓰인다.

전류에 의한 헬륨빛

목소리 변조에 사용되기도 하는데, 헬륨 가스에서는 공기 중에 비해 약 3배 정도 소리의 전송 속도가 빠르기 때문에 목소리의 음이 높아지는 현상이 발생한다. (약 10 ~ 20초 정도, 질식 주의)

심해 잠수부의 산소통의 질소 대체로 이용된다. 그 이유는 질소보다 헬륨이 혈액에 대한 용해도가 작아 잠수병을 예방할 수 있기 때문이다.

잠수병, 갑압병(DCS)
헨리의 법칙에 따라, 질소 등 반응성이 낮은 기체가 물속의 높은 압력에서 호흡을 통해 체내의 조직으로 녹아들어 가게 되는데, 잠수부가 빠른 속도로 수면으로 상승을 하게 되면, 압력이 낮아짐에 따라 질소의 배출이 원활하게 일어나지 못하여 혈액 내에 기포를 형성하게 된다. 질소 기포들이 미세한 모세혈관들을 막아 혈류를 방해하는 병이다.

 

헬륨의 끓는점이 매우 낮은 것을 이용해 초저온 냉각제로 사용되기도 하며 반도체 등의 제작을 위해 플라스마를 생성시킬 때 플라스마의 균일한 정착을 위해 헬륨을 사용한다.

헬륨풍선, 질량이 4로 공기보다 가볍고 불(비) 활성 기체이기에 폭발하기 쉬운 수소 대신에 비행선, 풍선, 애드벌룬 등에 사용된다. 헬륨풍선의 지속시간은 10시간 정도이고 은박에 넣은 헬륨풍선은 조금 더 지속기간이 길다. 하늘로 올라간 헬륨 풍선은 우주로 나가는 게 아니라 보일의 법칙에 의해(풍선 밖의 대기압이 낮아져, 풍선이 부풀어 올라 터진다) 헬륨이 다 빠지기 전에 터지게 된다.

헬륨풍선

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2. 헬륨원자 He (Helium)

원자번호 : 2

양성자 : 2
원자량 : 4.002(원자량이 3인 헬륨도 아주 미세한 양으로 있다)

Helium

 

무색으로 기체, 액체, 고체가 공존하는 3 중점이 없는 원소로 수소 다음으로 가벼운 원소이며, 불연성(불에 안 탐), 비활성 기체(불활성 기체, 다른 원소와 잘 반응을 하지 않음)로 거의 모든 조건에서 헬륨은 단원자 분자로 존재하며 알려진 모든 화학 원소 중에서 가장 반응성이 적다. 지구상에서는 많이 존재하지 않는다.

 

헬륨은 1868년 프랑스 천문학자 피에르 장센이 발견하였다. 그는 일식을 관측 중에 특정 대역의 노란빛, 즉 587.6 나노미터 부분에 새로운 선이 존재하는 것을 알아내고 헬륨의 존재를 밝혔다. 그리스어로 태양을 뜻하는 말 헬리오스(Helios)에서 유래하였다.

헬륨은 태양(별)에서 수소 핵융합의 결과로도 만들어 지기에 우주에는 수소 다음으로 많은 원소이다. 은하계 전체 원소의 24%를 차지한다. 태양과 가스 행성(목성, 토성, 천왕성, 해왕성) 들도 수소와 헬륨이 전체의 대부분을 차지하고 있다.

 

이제 다음 원소는 원자번호 3번, 전지의 주원료인 리튬이다.

 

 

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