Hélium

Hélium

L’hélium est un gaz très connu des enfants, qui adorent se pavaner dans les foires en retenant avec une ficelle un ballon rempli d’hélium et donc plus léger que l’air. Mais hélas il s’envole et disparaît dans le ciel dès qu’on lâche le fil.

Ce gaz a été découvert par Jensen sur le Soleil en 1868 en analysant la lumière jaune qui vient de la périphérie du soleil, lors d’une éclipse de Soleil. On ne l’a découvert sur Terre qu’en 1895 par Ramsay, car il forme une infime proportion de l’atmosphère terrestre, 5.3 mL par mètre cube d’air. Il existe au Texas, prés d’Amarillo, une poche souterraine de gaz naturel qui contient du méthane CH4 contenant 5 % d’Hélium. C’est de là qu’on l’extrait pour le commercialiser.

L’Hélium forme un gaz 7 fois plus léger que l’air, mais ce n’est pas le plus léger de tous les gaz. L’hydrogène H2 est encore 2 fois plus léger que lui. On préfère néanmoins utiliser l’Hélium, parce que l’Hélium est incombustible, alors que l’Hydrogène s’enflamme facilement à l’air.

Il y a extrêmement peu d’Hélium  dans l’air. Mais dans le reste de l’univers, il est très abondant, et c’est même le 2ème élément le plus répandu dans les étoiles, après l’Hydrogène. C’est aussi un constituant essentiel des planètes Jupiter et Saturne.

L’Hélium fait partie de la famille des gaz rares, ou gaz nobles, dont l’atome a la propriété d’avoir une couche électronique complète. Cette particularité fait que l’Hélium ne forme pas de composés. Il n’existe pas d’oxyde, de chlorure ou de sulfate d’hélium, ni d’héliumate de quelque autre atome que ce soit.

L’Hélium jouit aussi de l’étrange propriété d’être un sous-produit de la radioactivité des éléments radioactifs comme l’Uranium. L’atome d’Uranium se décompose spontanément (et très lentement) en émettant un noyau d’Hélium, qu’on appelle aussi particule alpha. Donc les minéraux contenant de l’uranium naturel s’enrichissent peu à peu en gaz hélium, qui reste parfois emprisonné dans les morceaux de minerai.

L’Hélium possède plusieurs emplois :

  • Sa densité extrêmement faible fait qu’on l’utilise pour remplir non seulement les ballons d’enfants, mais aussi les ballons pour l’exploration de la stratosphère, ou les ballons dirigeables servant à l’observation aérienne.
  • On l’utilise aussi comme gaz de plongée, mélangé à de l’oxygène, lors des plongées à de très grandes profondeurs (plus de 100 mètres)
  • On l’utilise aussi pour refroidir les échantillons de matières qu’on veut étudier à des températures extrêmement basses. En effet, l’Hélium se liquéfie à  -269 °C (4 K), et il ne se solidifie pas à pression ordinaire. A cette température tous les liquides et tous les gaz sont solidifiés, même le gaz hydrogène H2 qui se solidifie à -259 °C (14 K). Pour solidifier l’Hélium liquide, il faut appliquer une pression de 25 bars à -273 °C

L’Hélium possède une particularité unique. A -271°C (2 K), l’Hélium liquide devient superfluide. Le liquide remonte le long des parois de récipients ouverts, et finit par s’écouler à l’extérieur comme à travers un siphon.

 

 

Modifié le: mardi 12 avril 2016, 13:31