Helium: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
k v2.04b - Fixed using Wikipedia:ProyekWiki Cek Wikipedia (Tanda baca setelah kode "<nowiki></ref></nowiki>") |
FelixJL111 (bicara | kontrib) kTidak ada ringkasan suntingan Tag: Suntingan visualeditor-wikitext |
||
| (12 revisi perantara oleh 6 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
{{redirect|He}}
{{Kotak info helium}}
{{Unsur|Helium|He|2}}
Helium adalah unsur kedua terbanyak dan kedua teringan di [[jagad raya]], mencakupi 24% massa keunsuran total alam semesta dan 12 kali jumlah massa keseluruhan unsur berat lainnya. Keberlimpahan helium yang sama juga dapat ditemukan pada [[Matahari]] dan [[Jupiter]]. Hal ini dikarenakan tingginya [[energi pengikatan inti]] (per [[nukleon]]) [[helium-4]] berbanding dengan tiga [[unsur kimia]] lainnya setelah helium. Energi pengikatan helium-4 ini juga bertanggung jawab atas keberlimpahan helium-4 sebagai produk fusi nuklir maupun peluruhan radioaktif. Kebanyakan helium di alam semesta ini berupa helium-4, yang dipercaya terbentuk semasa [[Ledakan Dahsyat]]. Beberapa helium baru juga terbentuk lewat [[fusi nuklir]] hidrogen dalam bintang semesta.
Nama "helium" berasal dari nama dewa Matahari Yunani [[Helios]]. Pada [[1868]], astronom [[Prancis]] [[Pierre Jules César Janssen]] [[penemuan unsur kimia|mendeteksi pertama kali]] helium sebagai tanda [[spektroskopi|garis spektral]] kuning tak diketahui yang berasal dari cahaya [[gerhana matahari]]. Secara formal, penemuan unsur ini dilakukan oleh dua orang kimiawan Swedia [[Per Teodor Cleve]] dan [[Nils Abraham Langlet]] yang menemukan gas helium keluar dari bijih uranium [[kleveit]]. Pada tahun 1903, kandungan helium yang besar banyak ditemukan di ladang-ladang gas alam di [[Amerika Serikat]], yang sampai sekarang merupakan penyedia gas helium terbesar. Helium digunakan dalam [[kriogenika]], sistem pernapasan laut dalam, pendinginan [[magnet superkonduktor]], "[[Penanggalan Helium|penanggalan helium]]", pengembangan [[balon]], pengangkatan [[kapal udara]] dan sebagai gas pelindung untuk kegunaan industri (seperti "[[pengelasan busar]]") dan penumbuhan wafer [[silikon]]). Menghirup sejumlah kecil gas ini akan menyebabkan perubahan sementara kualitas suara seseorang.
Di Bumi, gas ini cukup jarang ditemukan (0,00052% volume atmosfer). Kebanyakan helium yang kita temukan di bumi terbentuk dari [[peluruhan radioaktif]] unsur-unsur berat ([[torium]] dan [[uranium]]) sebagai [[partikel alfa]] berinti atom helium-4. Helium [[radiogenik]] ini terperangkap di dalam [[gas bumi]] dengan konsentrasi sebagai 7% volume, yang darinya dapat diekstraksi secara komersial menggunakan proses pemisahan [[Suhu|temperatur]] rendah yang disebut [[distilasi fraksional]].
== Sejarah ==
=== Penemuan ilmiah ===
Bukti keberadaan helium pertama kali terpantau pada 18 Agustus 1868 berupa garis spektrum berwarna kuning cerah ber[[panjang gelombang]] 587,49 nanometer yang berasal dari [[spektrum emisi|spektrum]] [[kromosfer]] [[Matahari]]. Garis spektrum ini terdeteksi oleh astronom Prancis [[Pierre Janssen|Jules Janssen]] sewaktu [[gerhana matahari]] total di [[Guntur]], [[India]].<ref name="frnch">{{Cite journal|title = French astronomers in India during the 17th – 19th centuries |journal = Journal of the British Astronomical Association|volume =101|issue = 2|pages = 95–100|bibcode = 1991JBAA..101...95K|author = Kochhar, R. K.|year=1991}}</ref><ref name="nbb"/> Garis spektrum ini pertama kali diasumsikan sebagai [[natrium]]. Pada tanggal 20 Oktober tahun yang sama, astronom Inggris [[Norman Lockyer]] juga memantau garis kuning yang sama dalam spektrum sinar matahari, yang kemudian dia namakan [[garis Fraunhofer]] D<sub>3</sub> karena garis ini berdekatan dengan garis natrium D<sub>1</sub> dan D<sub>2</sub> yang telah diketahui.<ref name=enc>{{Cite book|title= The Encyclopedia of the Chemical Elements|pages =256–268|author = Clifford A. Hampel|location=New York|isbn = 0-442-15598-0|year = 1968|publisher =Van Nostrand Reinhold}}</ref> Ia menyimpulkan bahwa keberadaan garis ini disebabkan oleh suatu unsur di Matahari yang tak diketahui di Bumi. Lockyer dan seorang kimiawan Inggris lainnya [[Edward Frankland]] menamai unsur tersebut berdasarkan nama Yunani untuk Matahari ἥλιος (''[[helios]]'').<ref>[http://balloonprofessional.co.uk/decoration_balloons/balloon-helium-gas/ Sir Norman Lockyer – discovery of the element that he named helium] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20090921141210/http://balloonprofessional.co.uk/decoration_balloons/balloon-helium-gas/ |date=2009-09-21 }}" ''Balloon Professional Magazine'', 7 August 2009.</ref><ref>{{cite web| title=Helium|publisher = Oxford English Dictionary| year = 2008| url = http://dictionary.oed.com/cgi/entry/50104457?| accessdate = 2008-07-20}}</ref><ref>{{Cite journal |author=Thomson, William |date=Aug. 3, 1871 |volume=4 |pages=261–278 [268] |
[[Berkas:Helium spectrum.jpg|kiri|jmpl|Garis spektrum helium|alt=Picture of visible spectrum with superimposed sharp yellow and blue and violet lines.]]
Pada tahun 1882, fisikawan Italia [[Luigi Palmieri]] mendeteksi helium di [[Bumi]] untuk pertama kalinya melalui identifikasi garis spektrum D<sub>3</sub> helium ketika ia menganalisis [[lava]] [[Gunung Vesuvius]].<ref>{{Cite book|title=Recent Advances in Physical and Inorganic Chemistry|author=Stewart, Alfred Walter|page=201|url=http://books.google.com/?id=pIqhPFfDMXwC&pg=PA201|publisher=BiblioBazaar, LLC|year=2008|isbn=0-554-80513-8}}</ref>
Baris 17:
Pada 26 Maret 1895, kimiawan Skotlandia [[William Ramsay|Sir William Ramsay]] berhasil mengisolasi helium yang ada di Bumi dengan memperlakukan mineral [[kleveit]] dengan berbagai jenis [[asam]] mineral. Ramsay berusaha mencari unsur [[argon]], tetapi setelah memisahkan [[nitrogen]] dan [[oksigen]] dari gas yang terlepaskan, ia menemukan garis kuning cerah yang sama dengan garis D<sub>3</sub> yang terpantau dari Matahari.<ref name=enc/><ref>{{Cite journal|title = On a Gas Showing the Spectrum of Helium, the Reputed Cause of D3 , One of the Lines in the Coronal Spectrum. Preliminary Note|author = [[William Ramsay|Ramsay, William]]|journal = Proceedings of the Royal Society of London|volume = 58|issue = 347–352|pages = 65–67|year = 1895|doi = 10.1098/rspl.1895.0006}}</ref><ref>{{Cite journal|title = Helium, a Gaseous Constituent of Certain Minerals. Part I|author = Ramsay, William|journal = Proceedings of the Royal Society of London|volume = 58|issue = 347–352|pages = 80–89|year = 1895|doi = 10.1098/rspl.1895.0010}}</ref><ref>{{Cite journal|title = Helium, a Gaseous Constituent of Certain Minerals. Part II--|author = Ramsay, William|journal = Proceedings of the Royal Society of London|volume = 59|issue = 1|pages = 325–330|year = 1895|doi = 10.1098/rspl.1895.0097}}</ref> Sampel gas ini kemudian teridentifikasikan sebagai helium oleh Lockyer dan fisikawan Britania [[William Crookes]]. Helium juga secara terpisah diisolasi dari mineral kleveit pada tahun yang sama oleh kimiawan [[Per Teodor Cleve]] dan [[Abraham Langlet]] di [[Uppsala, Swedia]], yang berhasil mengumpulkan kandungan gas helium yang cukup untuk secara akurat menentukan [[bobot atom]]nya.<ref name="nbb"/><ref>{{de icon}} {{Cite journal|title = Das Atomgewicht des Heliums|author = Langlet, N. A.|journal = Zeitschrift für anorganische Chemie|volume = 10|issue = 1| pages = 289–292|year = 1895|doi =10.1002/zaac.18950100130|language= German}}</ref><ref>{{Cite book|chapter= Bibliography of Helium Literature|author =Weaver, E.R.|title=Industrial & Engineering Chemistry|year=1919}}</ref> Helium juga diisolasi oleh geokimiawan Amerika [[William Francis Hillebrand]] sebelum penemuan Ramsay ketika ia memperhatikan adanya garis spektrum tak lazim manakala ia sedang menguji sampel mineral uraninit. Walau demikian, Hillebrand mengira bahwa garis spektrum ini disebabkan oleh nitrogen.<ref>{{Cite book|author=[[Pat Munday|Munday, Pat]]|year=1999|title=Biographical entry for W.F. Hillebrand (1853–1925), geochemist and U.S. Bureau of Standards administrator in [[American National Biography]]|editor=John A. Garraty and Mark C. Carnes|volume=10–11|publisher=Oxford University Press|pages= 808–9; 227–8}}</ref>
Pada tahun 1907, [[Ernest Rutherford]] dan Thomas Royds menunjukkan bahwa [[partikel alfa]] adalah [[inti atom|inti]] helium dengan pertama-tama mengizinkan partikel ini menembus dinding gelas tabung vakum yang tipis dan kemudian menghasilkan pelucutan dalam tabung untuk kemudian dipelajari spektrum gas yang ada di dalam tabung tersebut. Pada tahun 1908, helium berhasil dijadikan cair oleh fisikawan Belanda [[Heike Kamerlingh Onnes]] dengan mendinginkan gas ini ke temperatur kurang dari satu [[kelvin]].<ref>{{Cite journal |title = Little cup of Helium, big Science |author = van Delft, Dirk |journal = Physics today |url = http://www-lorentz.leidenuniv.nl/history/cold/VanDelftHKO_PT.pdf |format = PDF |pages = 36–42 |year = 2008 |accessdate = 2008-07-20 |archiveurl = https://web.archive.org/web/20080625064354/http://www-lorentz.leidenuniv.nl/history/cold/VanDelftHKO_PT.pdf |archivedate = 2008-06-25 |deadurl = yes }}</ref> Ia mencoba untuk memadatkan gas ini dengan menurunkan temperaturnya lebih jauh, namun gagal karena helium tidak memiliki temperatur [[titik tripel]] di mana padatan, cairan, dan gas berwujud dalam kesetimbangan. Salah seoarang murid Onnes, [[Willem Hendrik Keesom]] pada akhirnya berhasil memadatkan 1 cm<sup>3</sup> helium pada tahun 1926 dengan memberikan tekanan luar tambahan.<ref>{{Cite news|title = Coldest Cold|publisher = Time Inc.|date = 1929-06-10|url = http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,751945,00.html|accessdate = 2008-07-27|archive-date = 2013-07-21|archive-url = https://web.archive.org/web/20130721134040/http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,751945,00.html|dead-url = yes}}</ref>
Pada tahun 1938, fisikawan Rusia [[Pyotr Leonidovich Kapitsa]] menemukan bahwa [[helium-4]] hampir tidak memiliki [[viskositas]] pada temperatur mendekati [[nol mutlak]]. Fenomena ini kemudian dikenal dengan nama [[Superfluida|superfluiditas]].<ref>{{Cite journal|title = Viscosity of Liquid Helium below the λ-Point |author = [[Pyotr Leonidovich Kapitsa|Kapitza, P.]] |journal =Nature|volume = 141|issue = 3558 |page = 74 |doi = 10.1038/141074a0 |year = 1938|bibcode = 1938Natur.141...74K }}</ref> Fenomene ini berkaitan dengan [[kondensasi Bose-Einstein]]. Pada tahun 1972, fenomena yang sama juga terpantau pada [[helium-3]] namun pada temperatur yang lebih rendah dan lebih mendekati nol mutlak oleh fisikawan Amerika [[Douglas D. Osheroff]], [[David M. Lee]], dan [[Robert Coleman Richardson|Robert C. Richardson]]. Fenomena superfluiditas yang terpantau pada helium-3 ini diperkirakan berkaitan dengan pemasangan [[fermion]] helium-3 untuk membentuk [[boson]], sama dengan analogi [[pasangan Cooper]] elektron menghasilkan [[superkonduktivitas]].<ref>{{Cite journal|title = Evidence for a New Phase of Solid He<sup>3</sup> |author = Osheroff, D. D.; Richardson, R. C.; Lee, D. M. |journal = Phys. Rev. Lett. |volume = 28 |issue = 14 |pages = 885–888 |doi = 10.1103/PhysRevLett.28.885 |year = 1972 |bibcode=1972PhRvL..28..885O}}</ref>
=== Ekstraksi dan penggunaan helium ===
Setelah operasi pengeboran minyak di [[Dexter, Kansas]] pada tahun 1903 yang menghasilkan geyser gas yang tidak dapat dibakar, seorang geolog Kansas [[Erasmus Haworth]] kemudian mengumpulkan sampel gas yang keluar untuk diuji komposisinya di [[Universitas Kansas]] di Lawrence dengan bantuan kimiawan [[Hamilton Cady]] dan David McFarland. Ia menemukan bahwa gas tersebut terdiri dari (berdasarkan volumenya) 72% nitrogen, 15% [[metana]] (hanya dapat terbakar dengan kandungan oksigen yang cukup), 1% [[hidrogen]], dan 12% gas yang tak teridentifikasi.<ref name="nbb"/><ref>{{Cite journal|author = McFarland, D. F. |title = Composition of Gas from a Well at Dexter, Kan |volume = 19|pages = 60–62 |year = 1903 |journal = Transactions of the Kansas Academy of Science |doi = 10.2307/3624173|jstor = 3624173}}</ref> Dalam analisis lebih lanjut, Cady dan McFarland menemukan bahwa 1,84% sampel gas tersebut adalah helium.<ref>{{cite web|publisher=[[American Chemical Society]]|year=2004|url=http://acswebcontent.acs.org/landmarks/landmarks/helium/helium.html|title=The Discovery of Helium in Natural Gas|accessdate=2008-07-20|archive-date=2006-05-20|archive-url=https://web.archive.org/web/20060520213956/http://acswebcontent.acs.org/landmarks/landmarks/helium/helium.html|dead-url=yes}}</ref><ref>{{Cite journal|author = Cady, H.P. |coauthors = McFarland, D. F.|title = Helium in Natural Gas |journal = Science |volume = 24 |issue = 611|page = 344 |doi = 10.1126/science.24.611.344 |year = 1906 |pmid = 17772798|bibcode = 1906Sci....24..344D }}</ref> Hasil analisis ini menunjukkan bahwa walaupun helium secara keseluruhannya sangat langka di Bumi, zat ini terkonsentrasi dalam jumlah yang besar di dalam [[Dataran Amerika]] dan dapat diekstraksi sebagai hasil samping gas alam.<ref>{{Cite journal|author = Cady, H.P.; McFarland, D. F.|title = Helium in Kansas Natural Gas |journal = Transactions of the Kansas Academy of Science |volume = 20 |pages = 80–81 |year = 1906|doi = 10.2307/3624645|jstor = 3624645}}</ref>
Penemuan ini kemudian menjadikan Amerika Serikat sebagai penyuplai gas helium terbesar di dunia. Mengikuti saran Sir [[Richard Threlall]], [[Angkatan Laut Amerika Serikat]] mensponsori tiga pabrik helium eksperimental semasa [[Perang Dunia II]]. Tujuannya adalah untuk mengisi [[balon penghalang]] menggunakan gas yang tidak terbakar dan lebih ringan dari udara. Total 5.700 m<sup>3</sup> gas dengan komposisi 92% helium berhasil dihasilkan dari program ini.<ref name=enc/> Sebagian dari gas ini kemudian digunakan dalam kapal udara berhelium pertama milik Angkatan Laut AS, C-7, yang memulai penerbangan perdananya dari [[Hampton Roads, Virginia|Hampton Roads]], [[Virginia]], ke [[Bolling Field]] di [[Washington, D.C.]], pada 1 Desember 1921.<ref>{{Cite book|editor=Emme, Eugene M.
Walaupun proses ekstraksi menggunakan [[pencairan gas]] temperatur rendah tidak sempat dikembangkan untuk digunakan semasa Perang Dunia I, produksi helium terus dilanjutkan. Helium utamanya digunakan sebagai gas pengangkat pada kapal udara. Permintaan atas gas helium meningkat semasa Perang Dunia II. [[Spektrometer massa helium]] juga sangat vital dalam [[Proyek Manhattan|proyek bom atom Manhattan]].<ref>{{Cite book|chapter=Leak Detection|author=Hilleret, N.|publisher=[[CERN]]|title=CERN Accelerator School, vacuum technology: proceedings: Scanticon Conference Centre, Snekersten, Denmark, 28 May – 3 June 1999|editor=S. Turner|location=Geneva, Switzerland|url=http://cdsweb.cern.ch/record/455564|format=PDF|year=1999|pages=203–212|quote=At the origin of the helium leak detection method was the Manhattan Project and the unprecedented leak-tightness requirements needed by the uranium enrichment plants. The required sensitivity needed for the leak checking led to the choice of a mass spectrometer designed by Dr. A.O.C. Nier tuned on the helium mass.|access-date=2013-02-05|archive-date=2019-07-15|archive-url=https://web.archive.org/web/20190715085126/http://cdsweb.cern.ch/record/455564|dead-url=no}}</ref>
[[Pemerintah Amerika Serikat]] mendirikan [[Cadangan Helium Nasional]] pada tahun 1925 di [[Amarillo, Texas]] dengan tujuan menyuplai helium kepada [[kapal udara]] militer AS pada saat perang dan kapal udara komersial pada saat damai.<ref name=enc/> Karena embargo militer AS terhadap [[Jerman]] yang melarang penyuplaian helium, [[LZ 129 Hindenburg]] dan [[zeppelin]]-zeppelin Jerman lainnya terpaksa menggunakan hidrogen sebagai gas pengangkat. Penggunaan helium setelah [[Perang Dunia II]] menurun, namun cadangan helium diperbesar pada tahun 1950-an untuk memenuhi suplai [[helium cair]] sebagai cairan pendingin yang diperlukan untuk membuat [[bahan bakar roket]] oksigen/hidrogen semasa [[Perang Dingin]] dan [[Perlombaan Angkasa]]. Jumalh helium yang digunakan Amerika pada tahun 1965 delapan kali lebih tinggi daripada puncak penggunaannya semasa era peperangan.<ref>{{Cite journal| doi = 10.2307/3627447| author = Williamson, John G.| title = Energy for Kansas| journal = Transactions of the Kansas Academy of Science| volume = 71| issue = 4| pages = 432–438| publisher = Kansas Academy of Science|year =1968| jstor = 3627447}}</ref>
Setelah adanya "Helium Acts Amendments of 1960" (Public Law 86–777) (Amendemen Akta Helium 1960), [[Biro Pertambangan Amerika Serikat]] menunjuk lima pabrik pengilangan swasta untuk mengekstraksi helium dari gas alam. Dalam program ini, pipa sepanjang 684 km dibangun dari [[Bushton, Kansas]] ke ladang gas milik pemerindah dekat Amarillo, Texas. Campuran helium-nitrogen yang dikirim kemduain disimpan dalam ladang gas tersebut untuk keperluan lebih lanjut.<ref>{{Cite journal|journal = Federal Register|date = 2005-10-06|volume = 70|issue = 193|page = 58464|url = http://edocket.access.gpo.gov/2005/pdf/05-20084.pdf|format = PDF|
Sampai dengan tahun 1995, satu miliar meter kubik gas helium telah dikumpulkan, dan Cadangan Nasional Helium AS memiliki hutang sebesar AS$ 1,4 miliar. Hal ini kemudian mendorong [[Kongres AS]] untuk melepaskan cadangan helium pada tahun 1996.<ref name="nbb"/><ref name="stwertka">Stwertka, Albert (1998). ''Guide to the Elements: Revised Edition''. New York; Oxford University Press, p. 24. ISBN 0-19-512708-0</ref> Akta Privatisasi Helium 1996 ("Helium Privatization Act of 1996")<ref>Helium Privatization Act of 1996 {{USPL|104|273}}</ref> (Public Law 104–273) yang disahkan kemudian menunjuk Departemen Dalam Negeri Amerika Serikat untuk mulai mengosongkan cadangan tersebut pada tahun 2005.<ref>{{cite web
Helium yang diproduksi antara tahun 1930 sampai dengan 1945 memiliki tingkat kemurnian sebesar 98,3%. Tingkat kemurnian ini cukup murni untuk digunakan dalam kapal udara. Pada tahun 1945, sejumlah kecil helium 99,9% diproduksi untuk keperluan pengelasan. Pada tahun 1949, helium 99,95% mulai tersedia secara komersial.<ref>{{Cite book|publisher=Bureau of Mines / Minerals yearbook 1949|year=1951|author=Mullins, P.V.; Goodling, R. M.|title
Dalam sejarahnya, produksi helium Amerika Serikat pernah mencapai 90% produksi helium komersial di dunia, manakala kilang ekstraksi [[Kanada]], [[Polandia]], [[Rusia]], dan negara lain memproduksi sisanya. Pada pertengahan tahun 1990-an, kilang baru di [[Arzew]], [[Aljazair]] mulai beroperasi dan menghasilkan helium sebesar 17 juta meter kubik. Jumlah ini cukup untuk memenuhi seluruh permintaan Eropa akan helium. Pada masa yang sama, konsumsi helium AS telah meningkat di atas 15 juta kg per tahun.<ref>{{cite web|url=http://minerals.usgs.gov/ds/2005/140/helium-use.pdf|format=PDF|
|title=Challenges to the Worldwide Supply of Helium in the Next Decade |author=Smith, E.M.; Goodwin, T.W.; Schillinger, J. |journal=Advances in Cryogenic Engineering |volume=A |issue=710 |pages=119–138
|series=49
Baris 44:
|volume=60 |issue=6 |pages=31–32 |accessdate=2008-07-20
|doi=10.1063/1.2754594
|bibcode = 2007PhT....60f..31K }}</ref> In the 2002 to 2007 period helium prices doubled.<ref name="Basu2007">{{Cite news|last=Basu|first=Sourish|editor-last=Yam|editor-first=Philip|date=October 2007|title=Updates: Into Thin Air|accessdate=2008-08-04|periodical=Scientific American|publisher=Scientific American, Inc.|volume=297|issue=4|page=18|url=http://www.sciamdigital.com/index.cfm?fa=Products.ViewIssuePreview&ARTICLEID_CHAR=E0D18FB2-3048-8A5E-104115527CB01ADB|archive-date=2008-12-06|archive-url=https://web.archive.org/web/20081206032004/http://www.sciamdigital.com/index.cfm?fa=Products.ViewIssuePreview&ARTICLEID_CHAR=E0D18FB2-3048-8A5E-104115527CB01ADB|dead-url=no}}</ref>
[[Berkas:HeNe Laser Build.webm|jmpl|laser helium]]
Pada tahun 2012, Cadangan Helium Nasional Amerika Serikat menyimpan 30% helium dunia.<ref name=Newcomb>
}}</ref>▼
▲Pada tahun 2012, Cadangan Helium Nasional Amerika Serikat menyimpan 30% helium dunia.<ref name=Newcomb>[http://newsfeed.time.com/2012/08/23/theres-a-helium-shortage-on-and-its-affecting-more-than-just-balloons/?xid=newsletter-weekly#the-government There's a Helium Shortage On — and It's Affecting More than Just Balloons Time August 21, 2012]</ref> Cadangan ini diperkirakan akan habis digunakan pada tahun 2018.<ref name=Newcomb/>
== Karakteristik ==
Baris 59 ⟶ 54:
==== Helium dalam mekanika kuantum ====
Menurut perspektif [[mekanika kuantum]], helium adalah atom tersederhana kedua yang dapat dimodelkan setelah [[atom hidrogen]]. Helium tersusun atas dua elektron dalam [[orbital atom]] helium dan inti atom yang terdiri dari dua proton dan beberapa neutron. Menurut mekanika Newton, tiada sistem yang terdiri dari lebih dari dua pertikel yang dapat diselesaikan menggunakan pendekatan matematis analitis yang eksak (liat [[masalah tiga benda]]). Hal yang sama juga berlaku pada atom helium, sehingganya diperlukan metode matematis numeris bahkan untuk menyelesaikan sistem satu inti dan dua elektron. Metode kimia komputasional telah digunakan untuk menciptakan gambaran elektron yang terikat dengan inti atom secara kuantum dengan akurasi < 2% dari nilai sebenarnya.<ref>{{Cite news|url=http://www.sjsu.edu/faculty/watkins/helium.htm|author=Watkins, Thayer|publisher=San Jose State University|title=The Old Quantum Physics of Niels Bohr and the Spectrum of Helium: A Modified Version of the Bohr Model|access-date=2013-02-07|archive-date=2009-05-26|archive-url=https://web.archive.org/web/20090526074018/http://www.sjsu.edu/faculty/watkins/helium.htm|dead-url=yes}}</ref> Dalam gambaran model ini, ditemukan bahwa tiap-tiap elektron dalam helium saling memerisai atraksi inti atom ([[efek pemerisaian]]) sehingganya muatan efektif inti yang tiap-tiap elektron terima (nilai ''Z'') adalah sekitar 1,69 dan bukannya 2.
==== Stabilitas inti atom dan kelopak elektron helium-4 ====
Baris 75 ⟶ 70:
=== Fase gas dan plasma ===
[[Berkas:HeTube.jpg|jmpl|kiri|lurus|Helium yang dilucuti listrik dalam bentuk tabung yang bertuliskan simbol atom He]]
Helium adalah [[gas mulia]] yang paling tidak reaktif setelah [[neon]], dan karenanya merupakan unsur yang paling tidak reaktif kedua dari semua unsur-unsur;<ref>{{Cite book|url=http://books.google.com/?id=IoFzgBSSCwEC&pg=PA70|title=Modelling Marvels|author=Lewars, Errol G.|publisher=Springer|year=2008|isbn=1-4020-6972-3|pages=70–71|access-date=2013-02-08|archive-date=2023-10-01|archive-url=https://web.archive.org/web/20231001093437/https://books.google.com/books?id=IoFzgBSSCwEC&pg=PA70&hl=en#v=onepage&q&f=false|dead-url=no}}</ref> Helium bersifat [[inert]] dan [[monoatomik]] di bawah semua kondisi standar. Dikarenakan massa atom molar helium yang relatif rendah, [[konduktivitas termal]] helium, [[kalor jenis]] helium, dan [[kelajuan suara]] dalam gas helium lebih besar daripada gas lainnya terkecuali [[hidrogen]]. Ukuran atom helium juga sangat kecil, sehingga laju [[difusi]] helium dalam zat padat tiga kali lebih cepat daripada udara biasa dan kelajuannya 65% daripada laju difusi hidrogen.<ref name=enc/>▼
▲|author=Lewars, Errol G.|publisher=Springer|year=2008|isbn=1-4020-6972-3|pages=70–71}}</ref> Helium bersifat [[inert]] dan [[monoatomik]] di bawah semua kondisi standar. Dikarenakan massa atom molar helium yang relatif rendah, [[konduktivitas termal]] helium, [[kalor jenis]] helium, dan [[kelajuan suara]] dalam gas helium lebih besar daripada gas lainnya terkecuali [[hidrogen]]. Ukuran atom helium juga sangat kecil, sehingga laju [[difusi]] helium dalam zat padat tiga kali lebih cepat daripada udara biasa dan kelajuannya 65% daripada laju difusi hidrogen.<ref name=enc/>
Helium adalah gas monoatomik yang paling tidak [[kelarutan|larut]] dalam air.<ref>{{Cite journal|title = Solubility of helium and neon in water and seawater|author = Weiss, Ray F.| year = 1971| journal = J. Chem. Eng. Data|volume = 16|issue = 2|pages = 235–241 |doi = 10.1021/je60049a019}}</ref> [[Indeks refraksi]] helium juga merupakan yang paling mendekati nilai satu daripada indeks refraksi gas lainnya.<ref>{{Cite journal|title = Using helium as a standard of refractive index: correcting errors in a gas refractometer |author = Stone, Jack A.; Stejskal, Alois|year = 2004| journal = Metrologia|volume = 41|issue = 3|pages = 189–197 |doi =10.1088/0026-1394/41/3/012|bibcode = 2004Metro..41..189S }}</ref> Helium memiliki nilai [[koefisien Joule-Thomson]] yang negatif pada temperatur normal, yang berarti ia akan memanas ketika dibiarkan memuai dengan bebas. Ia akan mendingin apabila memuai pada temperatur yang lebih rendah daripada [[temperatur inversi Joule-Thomson]], yakni sekitar 32 sampai dengan 50 K pada 1 atmosfer.<ref name=enc/> Seketika helium didinginkan di bawah temperatur ini, helium dapat dicarikan melalui pendinginan pemuaian.
Baris 103 ⟶ 96:
Helium II memiliki konduktivitas termal yang paling besar daripada zat apapun yang diketahui. Konduktivitasnya satu juta kali lebih besar daripada konduktivitas termal helium I dan beberapa ratus kali lipat daripada konduktivitas termal [[tembaga]].<ref name=enc/> Hal ini dikarenakan penghantaran kalor terjadi karena mekanisme kuantum yang khusus. Kebanyakan materi yang menghantarkan kalor dengan baik memiliki [[pita valensi]] elektron bebas yang menghantarkan kalor. Helium II tidak memiliki pita valensi seperti itu namun menghantarkan kalor dengan baik. Penghantaran kalor pada helium II diatur oleh persamaan yang mirip dengan [[persamaan gelombang]] yang digunakan untuk mengkarakterisasikan perambatan bunyi dalam udara. Ketika kalor diberikan, kalor akan terhantarkan 20 meter per detik pada 1,8 K sebagai gelombang. Fenomena ini dikenal sebagai ''[[bunyi kedua]]''.<ref name=enc/>
Helium II juga menunjukkan efek menjalar. Ketika helium ditampung dalam dinding wadah yang tinggi, helium II akan bergerak menjalar ke seluruh permukaan wadah melawan gaya [[gravitasi]]. Helium II akan lolos dari wadah penampung yang tidak sumbat dengan menjalar ke sisi-sisi penampung sampai ia mencapai daerah yang lebih hangat dan menguap. Penjalaran helium II ini bergerak dalam bentuk lapisan film helium setebal 30 [[nanometer|nm]] yang tak tergantung pada bahan permukaan. Lapisan film ini disebut sebagai [[film Rollin]] dan dinamakan atas penemunya, Bernard V. Rollin.<ref name=enc/><ref>{{Cite journal|doi = 10.1103/PhysRev.76.1209 |title = Rollin Film Rates in Liquid Helium |journal = Physical Review |volume = 76 |issue = 8 |pages = 1209–1211|year = 1949 |author = Fairbank, H. A.; Lane, C. T. |bibcode=1949PhRv...76.1209F}}</ref><ref>{{Cite journal|doi = 10.1016/S0031-8914(39)80013-1 |title = On the "film" phenomenon of liquid helium II |journal = Physica |volume = 6 |issue = 2 |year = 1939 |pages = 219–230 |author = Rollin, B. V.; Simon, F. |bibcode=1939Phy.....6..219R}}</ref> Diakibatkan oleh perilaku penjalaran dan kemampuan helium untuk bocor melalui pori-pori yang sangat kecil, sangatlah sulit untuk menampung dan menyimpan helium cair. Gelombang yang merambat dalam film Rollin diatur oleh persamaan yang sama dengan persamaan [[gelombang gravitasi]] dalam air yang dangkal. Namun dalam hal ini, gaya pemulihnya bukanlah gravitasi, melainkan [[gaya van der Waals]].<ref>{{cite web |author = Ellis, Fred M. |url = http://fellis.web.wesleyan.edu/research/thrdsnd.html |title = Third sound |publisher = Wesleyan Quantum Fluids Laboratory |year = 2005 |accessdate = 2008-07-23 |archive-date = 2007-06-21 |archive-url = https://web.archive.org/web/20070621202145/http://fellis.web.wesleyan.edu/research/thrdsnd.html |dead-url = no }}</ref> Gelombang ini dikenal sebagai ''[[bunyi ketiga]]'''.<ref>{{Cite journal|doi = 10.1103/PhysRev.188.370 |title = Hydrodynamics and Third Sound in Thin He II Films |journal = Physical Review |volume = 188 |issue = 1|year = 1949 |pages = 370–384|author = Bergman, D.|bibcode = 1969PhRv..188..370B }}</ref><!-- "van", see cite itself and [[Talk:Van der Waals#Van should be capitalized unless preceded by first name]] rebuttal -->
== Isotop ==
Baris 109 ⟶ 102:
Terdapat setidaknya delapan [[isotop]] helium yang diketahui, namun hanya [[helium-3]] dan [[helium-4]] yang [[isotop stabil|stabil]]. Di atmosfer Bumi, hanya terdapat satu atom <sup>3</sup>He untuk setiap satu juta atom <sup>4</sup>He.<ref name="nbb">{{Cite book|author = Emsley, John|title = Nature's Building Blocks|publisher = Oxford University Press|year = 2001|location = Oxford|pages = 175–179|isbn = 0-19-850341-5}}</ref> Tidak seperti unsur lainnya, keberlimpahan isotop helium bervariasi tergantung pada asal usulnya karena proses pembentukan yang berbeda-beda. Isotop yang paling banyak adalah helium-4 dan dibentuk di Bumi melalui [[peluruhan alfa]] unsur-unsur radioaktif yang lebih berat. Partikel alfa yang muncul dari peluruhan ini berbentuk inti helium-4 yang terionisasi penih. Helium-4 memiliki stabilitas inti yang tidak lazim karena [[nukleon]]nya tersusun secara penuh. Helium-4 juga terbentuk dalam jumlah yang sangat banyak semasa [[nukleosintesis Ledakan Dahsyat]].<ref name="bigbang" />
Helium-3 terdapat di Bumi hanya dalam jumlah sekelumit; kebanyakan sudah ada saat pembentukan Bumi, walaupun beberapa jatuh ke Bumi terperangkap dalam [[debu kosmik]].<ref name="heliumfundamentals">{{cite web |url = http://www.mantleplumes.org/HeliumFundamentals.html |title = Helium Fundamentals |author = Anderson, Don L.; Foulger, G. R.; Meibom, A. |date = 2006-09-02 |accessdate = 2008-07-20 |publisher = MantlePlumes.org |archive-date = 2007-02-08 |archive-url = https://web.archive.org/web/20070208194933/http://www.mantleplumes.org/HeliumFundamentals.html |dead-url = no }}</ref> Sekelumit helium-3 juga terbentuk melalui [[peluruhan beta]] [[tritium]].<ref>{{Cite journal|title= Half-Life of Tritium| journal=Physical Review|volume= 72|issue= 10|year= 1947| pages= 972–972|author= Novick, Aaron| doi=10.1103/PhysRev.72.972.2|bibcode = 1947PhRv...72..972N }}</ref> Batu-batuan yang berasal dari kerak Bumi memiliki rasio isotop helium yang bervariasi, dan rasio-rasio ini digunakan untuk menginvestigasi asal usul batuan dan komposisi [[mantel]] Bumi.<ref name="heliumfundamentals"/> <sup>3</sup>He lebih berlimpah di bintang sebagai produk fusi nuklir. Oleh sebab itu, dalam [[medium antarbintang]], proporsi <sup>3</sup>He terhadap <sup>4</sup>He adalah sekitar 100 kali lebih tinggi daripada proporsinya di Bumi.<ref>{{Cite journal| title=Isotopic Composition and Abundance of Interstellar Neutral Helium Based on Direct Measurements| journal=Astrophysics| volume=45| issue=2| year=2002| pages=131–142| url=http://www.ingentaconnect.com/content/klu/asys/2002/00000045/00000002/00378626| accessdate=2008-07-20| author=Zastenker G. N. ''et al.''| doi=10.1023/A:1016057812964| archiveurl=https://web.archive.org/web/20071001164450/http://www.ingentaconnect.com/content/klu/asys/2002/00000045/00000002/00378626| archivedate=2007-10-01| deadurl=yes| bibcode=2002Ap.....45..131Z}}</ref> Materi-materi yang berasal dari luar planet seperti bulan dan asteroid memiliki sekelumit helium-3 yang berasal dari penumbukan [[badai matahari]]. Permukaan bulan mengandung helium-3 dalam konsentrasi tingkat besaran 0,01 [[ppm]]. Jumlah ini lebih tinggi daripada yang ditemukan di atmosfer Bumi sekitar 5 [[ppt]] (bagian per triliun).<ref>{{cite web|url = http://fti.neep.wisc.edu/research/he3|title = Lunar Mining of Helium-3|date = 2007-10-19|accessdate = 2008-07-09|publisher = Fusion Technology Institute of the University of Wisconsin-Madison|archive-date = 2010-06-09|archive-url = https://web.archive.org/web/20100609234057/http://fti.neep.wisc.edu/research/he3|dead-url = yes}}</ref><ref>{{cite web|url= http://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2007/pdf/2175.pdf|format= PDF|
Helium-4 cair dapat didinginkan sampai dengan temperatur sekitar 1 K menggunakan [[pendinginan evaporatif]]. Menggunakan proses pendinginan yang sama, helium-3 dapat mencapai temperatur sekitar 0,2 K. Pada temperatur lebih rendah daripada 0,8 K, campuran cairan <sup>3</sup>He dan <sup>4</sup>He dalam jumlah yang sama akan memisah dengan sendirinya menjadi dua fase yang tak taercampurkan. Hal ini disebabkan oleh ketidakserupaan kedua isotop tersebut, yakni secara kuantum atom helium-4 termasuk [[boson]], sedangkan atom helium-3 termasuk [[fermion]].<ref name = enc/>
Baris 125 ⟶ 118:
== Keberadaan dan produksi helium ==
=== Kelimpahan alami ===
Walaupun cukup jarang ditemukan di Bumi, helium adalah unsur paling berlimpah kedua setelah hidrogen di alam semesta, mencakupi 23% massa [[barion]] alam semesta.<ref name="nbb"/> Mayoritas helium yang ada di alam semesta terbentuk dari [[nukleosintesis Ledakan dahsyat]] satu sampai tiga menit setelah Ledakan Dahsyat. Dalam [[bintang]], helium terbentuk dari [[fusi nuklir]] hidrogen melalui [[reaksi rantai proton-proton]] dan [[siklus CNO]] yang merupakan bagian dari [[nukelosintesis bintang]].<ref name="bigbang">{{cite web|author=Weiss, Achim|title=Elements of the past: Big Bang Nucleosynthesis and observation|url=http://www.einstein-online.info/spotlights/BBN_obs/?set_language=en|publisher=[[Max Planck Institute for Gravitational Physics]]|accessdate=2008-06-23|archive-date=2010-07-29|archive-url=https://web.archive.org/web/20100729042805/http://www.einstein-online.info/spotlights/BBN_obs/?set_language=en|dead-url=yes}}; {{Cite journal|author=Coc, A. ''et al.''|title=Updated Big Bang Nucleosynthesis confronted to WMAP observations and to the Abundance of Light Elements|journal=[[Astrophysical Journal]]|volume=600|year=2004|issue=2|page=544|doi=10.1086/380121|bibcode=2004ApJ...600..544C|arxiv = astro-ph/0309480 }}</ref>
Dalam atmosfer Bumi, konsentrasi helium berdasarkan volumenya hanya sekitar 5,2 bagian per juta.<ref>{{Cite journal|author=Oliver, B. M.; Bradley, James G.|year=1984 |title= Helium concentration in the Earth's lower atmosphere |journal=Geochimica et Cosmochimica Acta |volume=48 |issue=9 |pages=1759–1767 |doi=10.1016/0016-7037(84)90030-9|bibcode = 1984GeCoA..48.1759O }}</ref><ref>{{cite web |url=http://www.srh.weather.gov/jetstream/atmos/atmos_intro.htm |title=The Atmosphere: Introduction |work=JetStream – Online School for Weather |publisher=[[National Weather Service]] |date=2007-08-29 |accessdate=2008-07-12 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20080113234621/http://www.srh.weather.gov/jetstream/atmos/atmos_intro.htm |archivedate=2008-01-13 |deadurl=yes }}</ref> Konsentrasi helium bumi cukup rendah dan konstan walaupun helium baru terus terbentuk. Hal ini dikarenakan kebanyakan helium yang berada di atmosfer Bumi lolos dari gaya gravitasi bumi dan lepas ke luar angkasa.<ref>{{Cite journal|author=Lie-Svendsen, Ø.; Rees, M. H.|year=1996 |title=Helium escape from the terrestrial atmosphere: The ion outflow mechanism |journal=Journal of Geophysical Research |volume=101 |issue=A2 |pages=2435–2444 |doi=10.1029/95JA02208|bibcode=1996JGR...101.2435L}}</ref><ref>{{cite web|url=http://www.astronomynotes.com/solarsys/s3.htm|chapter=Atmospheres|title=Nick Strobel's Astronomy Notes|year=2007|accessdate=2007-09-25|author=Strobel, Nick|archive-date=2010-09-19|archive-url=https://web.archive.org/web/20100919031142/http://astronomynotes.com//solarsys/s3.htm|dead-url=no}}</ref><ref name=TalkOriginsCreationism>{{cite web|author=G. Brent Dalrymple
Kebanyakan helium yang ditemukan di Bumi merupakan hasil produk [[peluruhan radioaktif]]. Helium ditemukan dalam jumlah besar dalam mineral [[uranium]] dan [[torium]], termasuk [[kleveit]], [[uraninit]]. [[karnotit]], dan [[monazit]], karena mineral-mineral ini mengemisi partikel alfa (inti helium He<sup>2+</sup>). Sesegara partikel ini bertumbukan dengan batuan, elektron akan bergabung dengan inti dan membentuk gas helium. Diperkirakan sekitar 3000 ton helium dihasilkan per tahun melalui proses ini.<ref name="cook">{{Cite journal|author=Cook, Melvine A. |year=1957 |title=Where is the Earth's Radiogenic Helium? |journal= Nature |volume=179|issue=4552 |page=213 |doi=10.1038/179213a0|bibcode = 1957Natur.179..213C }}</ref><ref>{{Cite journal|author= Aldrich, L. T.; Nier, Alfred O.|year=1948 |title=The Occurrence of He<sup>3</sup> in Natural Sources of Helium |journal = Phys. Rev. |volume=74|issue= 11 |pages= 1590–1594 |doi=10.1103/PhysRev.74.1590|bibcode = 1948PhRv...74.1590A }}</ref><ref>{{Cite journal|author=Morrison, P.; Pine, J.|year=1955 |title= Radiogenic Origin of the Helium Isotopes in Rock |journal = Annals of the New York Academy of Sciences |volume=62 |issue=3 |pages=71–92 |doi=10.1111/j.1749-6632.1955.tb35366.x|bibcode = 1955NYASA..62...71M }}</ref> Dalam kerak Bumi, konsentrasi heliumnya adalah sekitar 8 bagian per miliar. Dalam air laut, konsentrasinya hanya sekitar 4 bagian per triliun. Konsentrasi helium yang terbesar di Bumi ditemukan dalam keadaan terperangkap bersamaan dengan gas alam. Dari sinilah kebanyakan helium komersial diekstraksi. Konsentrasinya bervariasi antara beberapa ppm sampai dengan lebih dari 7% seperti yang ada di ladang gas [[San Juan County, New Mexico]].<ref>{{Cite journal|author=Zartman, R. E. |year=1961 |title= Helium Argon and Carbon in Natural Gases |journal = Journal of Geophysical Research |volume=66 |issue=1 |pages=277–306 |doi=10.1029/JZ066i001p00277 |last2=Wasserburg |first2=G. J. |last3=Reynolds |first3=J. H. |bibcode=1961JGR....66..277Z}}</ref><ref>{{Cite journal |author=Broadhead, Ronald F. |year=2005 |title=
=== Ekstraksi dan distribusi ===
Untuk penggunaan dalam skala besar, helium diekstraksi menggunakan [[distilasi fraksional]] gas alam, yang dapat mengandung 7% helium.<ref>{{cite web| author = Winter, Mark| title = Helium: the essentials| publisher = University of Sheffield| year = 2008| url = http://www.webelements.com/helium/| accessdate = 2008-07-14| archive-date = 2019-04-04| archive-url = https://web.archive.org/web/20190404171528/https://www.webelements.com/helium/| dead-url = no}}</ref> Karena helium memiliki [[titik didih]] yang lebih rendah daripada unsur manapun, temperatur rendah dan tekanan tinggi yang digunakan akan mencairkan hampir semua gas lainnya (kebanyakan [[nitrogen]] dan [[metana]]). Gas helium bruto yang dihasilkan oleh distilasi fraksional kemudian dimurnikan dengan cara menurunkan temperatur gas secara berulang, sehingga kebanyakan nitrogen dan gas lainnya yang masih tersisa akan mengendap keluar dari campuran gas. [[Arang aktif]] digunakan dalam langkah akhir pemurnian, yang kemudian akan menghasilkan helium dengan kemurnian 99,995%.<ref name=enc/> Kebanyakan helium yang diproduksi dicairkan melalui proses [[kriogenik]]. Pencairan ini diperlukan dalam berbagai aplikasi yang memerlukan helium cair, selain itu, pencairan helium juga memungkinkan para penyuplai gas memotong biaya transpor gas.<ref name="wwsupply" /><ref>{{cite conference| author = Cai, Z. ''et al.''| title = Modelling Helium Markets| publisher = University of Cambridge| year = 2007| url = http://www.jbs.cam.ac.uk/programmes/phd/downloads/conference_spring2007/papers/cai.pdf| format = PDF| accessdate = 2008-07-14| archiveurl = https://web.archive.org/web/20090326072513/http://www.jbs.cam.ac.uk/programmes/phd/downloads/conference_spring2007/papers/cai.pdf| archivedate = 2009-03-26| dead-url = yes}}</ref>
Pada tahun 2008, sekiranya 169 juta meter kubik standar helium diekstraksi dari gas alam ataupun ditarik dari cadangan helium yang disimpan. Dari keseluruhan produksi helium dunia, 78%-nya berasal dari Amerika Serikat, 10% Aljazair, dan sisanya dari Rusia, Polandia, dan Qatar.<ref>{{cite conference| title = Helium| booktitle = Mineral Commodity Summaries| pages = 74–75| publisher = U.S. Geological Survey| year = 2009| url = http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/helium/mcs-2009-heliu.pdf| format = PDF| accessdate = 2009-12-19| archive-date = 2009-08-14| archive-url = https://web.archive.org/web/20090814020157/http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/helium/mcs-2009-heliu.pdf| dead-url = no}}</ref> Di Amerika Serikat, kebanyakan heliumnya diekstraksi dari gas alam [[Hugoton]] dan ladang gas sekitar Kansas, Oklahoma, dan Texas.<ref name="wwsupply" /> Dahulu, gas helium yang dihasilkan dari ladang gas ini dikirim melalui pipa jaringan menuju penyimpanan cadangan helium nasional Amerika Serikat. Namun sejak tahun 2005, cadangan helium yang terkumpul ini mulai dilepas dan dijual.
Difusi gas alam melalui [[membran semipermeabel]] juga dapat digunakan untuk mendaur ulang dan memurnikan helium.<ref>{{Cite journal|title = Membrane technology—A new trend in industrial gas separation |author = Belyakov, V.P.; Durgar'yan, S. G.; Mirzoyan, B. A.|journal = Chemical and Petroleum Engineering |volume = 17 |issue = 1 |pages = 19–21 |year = 1981 |doi = 10.1007/BF01245721}}</ref> Pada tahun 1996, Amerika Serikat memiliki cadangan helium teruji sebesar 4,2 meter kubik standar.<ref>Committee on the Impact of Selling, see table for total proven US reserves</ref> Dengan laju penggunaan helium saat itu (72 juta meter kubik per tahun), cadangan ini cukup untuk digunakan di AS selama 58 tahun. Diperkirakan cadangan yang belum teruji ada sekitar 31-53 trilium meter kubik, atau 1000 kali lebih besar dari cadangan yang telah teruji.<ref>Committee on the Impact of Selling, See table 4.2 for the reserve estimate and page 47 for the unproven reserve estimate.</ref>
Baris 143 ⟶ 136:
=== Advokasi penghematan helium ===
Menurut konservasionis helium [[Robert Colemen Richardson]], harga pasar helium yang ada sekarang telah mendorong penggunaan helium yang "boros". Harga helium pada tahun 2000-an telah diturunkan oleh keputusan Kongres AS untuk menjual cadangan helium AS dalam jumlah yang besar sampai dengan tahun 2015.<ref>{{cite news|url=http://www.independent.co.uk/news/science/why-the-world-is-running-out-of-helium-2059357.html|title=Richard Coleman campaigning against US Congress' decision to sell all helium supplies by 2015|publisher=Independent.co.uk|date=2010-08-23|accessdate=2010-11-27|archive-date=2018-06-13|archive-url=https://web.archive.org/web/20180613222117/https://www.independent.co.uk/news/science/why-the-world-is-running-out-of-helium-2059357.html|dead-url=no}}</ref> Menurut Richardson, harga helium perlu dinaikkan 20 kali lipat untuk mengurangi penggunaan helium yang boros. Dalam buku yang berjudul ''Future of helium as a natural resource'' (''Masa depan helium sebagai sumber daya alam'') (Routledge, 2012), Nuttall, Clarke & Glowacki (2012) juga menggagaskan pembentukan Badan Helium Internasional untuk membangun pasar helium yang berkelanjutan.<ref>{{cite journal
| last = Nuttall
| first = William J.
| authorlink =
| coauthors = Clarke Richard H. & Glowacki Bartek A.
| title = Resources: Stop squandering helium
Baris 154 ⟶ 147:
| pages = 573–575
| publisher = Nature Publishing Group, Macmillan Publishers Ltd
| location =
| year = 2012
| language = english
| url = http://www.nature.com/nature/journal/v485/n7400/full/485573a.html?WT.ec_id=NATURE-20120531
| doi = 10.1038/485573a
| accessdate = 2012-09-23
| archive-date = 2023-10-01
| archive-url = https://web.archive.org/web/20231001093505/https://www.nature.com/articles/485573a
| dead-url = no
▲ }}</ref>
== Aplikasi ==
Baris 165 ⟶ 162:
{{Pie chart
|caption=Estimasi penggunaan fraksi helium berdasarkan kategori tahun 2014 di AS. Penggunaan total 34 juta meter kubik.<ref name="usgs-helium">{{cite book|author= U.S. Department of the Interior, U.S. Geological Survey|date= 2015|title= Mineral Commodity Summaries 2014|chapter= Helium|pages= 72–73|chapterurl= http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/helium/mcs-2015-heliu.pdf|url= http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/index.html|access-date= 2016-01-09|archive-date= 2014-04-04|archive-url= https://web.archive.org/web/20140404122859/http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/index.html|dead-url= no}}</ref>
|other = lainnya
|label1 = Kryogenik
Baris 181 ⟶ 178:
}}
Sementara balon mungkin adalah manfaat helium paling terkenal, sejatinya itu hanyalah bagian kecil dari semua penggunaan helium.<ref name="stwertka"/> Helium digunakan pada banyak bidang yang memerlukan keunikan helium, seperti [[titik didih]]nya yang rendah, [[massa jenis|masa jenisnya]] rendah, [[kelarutannya]] juga rendah, [[konduktivitas termal]] tinggi, atau [[inert|keinertannya]]. Total produksi helium 2014 sekitar 32 juta kg (180 juta meter kubik) helium per tahun, penggunaan terbesar (sekitar 32% dari total 2014) adalah aplikasi kryogenik, sebagian besar sebagai pendingin magnet superkonduktor dalam pemindai [[MRI]] bidang medis dan spektrometer [[Resonansi Magnet Inti]] ({{lang-en|Nuclear Magnetic Resonance, (NMR)}}).<ref>[http://physicsworld.com/cws/article/news/2010/jan/27/helium-sell-off-risks-future-supply Helium sell-off risks future supply] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120610175902/http://physicsworld.com/cws/article/news/2010/jan/27/helium-sell-off-risks-future-supply |date=2012-06-10 }}, Michael Banks, ''Physics World'', 27 January 2010. accessed February 27, 2010.</ref> Penggunaan besar lainnya untuk sistem penggelontor dan penekan, pengelasan, pemeliharaan atmosfer terkendali, dan deteksi kebocoran. Penggunaan lain relatif kecil.<ref name="usgs-helium"/>
=== Atmosfer terkendali ===
Baris 195 ⟶ 192:
[[Berkas:Ac-system 2.jpg|jmpl|kiri|Mesin deteksi kebocoran dengan tangki helium ganda|alt=Foto peralatan besar, dengan bingkai logam (sekitar 3×1×1,5 m) yang diletakkan dalam ruangan.]]
Salah satu aplikasi helium dalam industri adalah [[deteksi kebocoran]]. Oleh karena helium [[Difusi|berdifusi]] melalui bahan padat tiga kali lebih cepat daripada udara, ia digunakan sebaga gas penjejak untuk mendeteksi [[bocor|kebocoran]] dalam peralatan hampa-tingi (seperti tangki kryogenik) dan wadah bertekanan tinggi.<ref name="nostrand">{{cite encyclopedia| title = Helium|editor = Considine, Glenn D.| encyclopedia = Van Nostrand's Encyclopedia of Chemistry| pages = 764–765|publisher = Wiley-Interscience|date = 2005|isbn = 0-471-61525-0}}</ref> Objek yang diuji dimasukkan ke dalam sebuah bejana, yang kemudian dikosongkan dan diisi dengan helium. Helium dapat keluar melalui kebocoran dan dideteksi oleh peraltan yang peka ([[spektrometer massa helim]]), meskipun laju kebocoran sangat kecil hanya 10<sup>−9</sup> mbar·L/s (10<sup>−10</sup> Pa·m<sup>3</sup>/s). Prosedur pengukuran berlangsung secara otomatis dan disebut pengujian integral helium. Prosedur yang lebih sederhana adalah dengan mengisi objek yang diuji dengan helium dan dilakukan pencarian kebocoran secara manual menggunakan peralatan portabel.<ref>{{Cite book|url=http://books.google.com/?id=5L8uIAFm4SoC&pg=PA493|page=493|title=High-vacuum technology: a practical guide|author=Hablanian, M. H.|publisher=CRC Press|date=1997|isbn=0-8247-9834-1|access-date=2016-01-09|archive-date=2023-10-01|archive-url=https://web.archive.org/web/20231001093449/https://books.google.com/books?id=5L8uIAFm4SoC&pg=PA493&hl=en#v=onepage&q&f=false|dead-url=no}}</ref>
Pengertian kebocoran helium melalui retakan tidak sama dengan permeasi gas melalui bahan pejal. Sementara helium memiliki tetapan permeasi terdokumentasi (sehingga laju permeasi dapat dihitung) melalui kaca, keramik, dan bahan sintetis, gas inert seperti helium tidak akan menembus sebagian besar logam.<ref>{{Cite book|author=Ekin, Jack W.|title=Experimental Techniques for Low-Temperature measurements|url=http://books.google.com/?id=Q9tmZQTDPiYC|publisher=Oxford University Press|date=2006|isbn=0-19-857054-6|access-date=2016-01-09|archive-date=2023-10-01|archive-url=https://web.archive.org/web/20231001093437/https://books.google.com/books?id=Q9tmZQTDPiYC&hl=en|dead-url=no}}</ref>
==== Penerbangan ====
Baris 205 ⟶ 202:
<!--==== Minor commercial and recreational uses ====
Helium as a breathing gas has no [[Nitrogen narcosis|narcotic properties]], so helium mixtures such as [[Trimix (breathing gas)|trimix]], [[heliox]] and [[Trimix (breathing gas)#Heliair|heliair]] are used for [[deep diving]] to reduce the effects of narcosis.<ref>{{Cite journal|last=Fowler |first=B |last2=Ackles |first2=KN |first3=Porlier |last3=G |date=1985 |title=Effects of inert gas narcosis on behavior—a critical review |journal=Undersea Biomedical Research Journal |pmid=4082343 |url=http://archive.rubicon-foundation.org/3019 |accessdate=2008-06-27 |volume=12 |issue=4 |pages=369–402}}</ref><ref name="thomas">{{Cite journal|author= Thomas, J. R. |date=1976 |title=Reversal of nitrogen narcosis in rats by helium pressure |journal=Undersea Biomed. Res. |volume=3 |issue=3 |pages=249–59 |pmid=969027 |url=http://archive.rubicon-foundation.org/2771 |accessdate=2008-08-06}}</ref> At depths below {{convert|150|m|ft}} divers breathing helium–oxygen mixtures begin to experience tremors and a decrease in psychomotor function, symptoms of [[high-pressure nervous syndrome]].<ref>{{cite journal|last=Hunger, Jr. |first=W. L. |first2=P. B.|last2=Bennett |title=The causes, mechanisms and prevention of the high pressure nervous syndrome |journal=Undersea Biomed. Res. |volume=1 |issue=1 |pages=1–28 |date=1974 |issn=0093-5387 |oclc=2068005 |pmid=4619860 |url=http://archive.rubicon-foundation.org/2661 |accessdate=2008-04-07}}</ref> This effect may be countered to some extent by adding an amount of narcotic gas such as hydrogen or nitrogen to a helium–oxygen mixture.<ref>{{Cite journal|author=Rostain, J. C.|author2=Gardette-Chauffour, M. C.|author3=Lemaire, C.|author4=Naquet, R.|title=Effects of a H<sub>2</sub>-He-O<sub>2</sub> mixture on the HPNS up to 450 msw |journal=Undersea Biomed. Res. |volume=15 |issue=4 |pages=257–70 |date=1988|oclc=2068005 |pmid=3212843 |url=http://archive.rubicon-foundation.org/2487 |accessdate=2008-06-24}}</ref> At these depths the low density of helium is found to considerably reduce the effort of breathing.<ref>{{Cite journal| author = Butcher, Scott J.| author2 = Jones, Richard L.| author3 = Mayne, Jonathan R.| author4 = Hartley, Timothy C.| author5 = Petersen, Stewart R.| title = Impaired exercise ventilatory mechanics with the self-contained breathing apparatus are improved with heliox| url = https://archive.org/details/sim_european-journal-of-applied-physiology_2007-12_101_6/page/659| journal = European Journal of Applied Physiology| volume = 101| issue = 6| publisher = Springer| location = Netherlands|date = 2007| doi = 10.1007/s00421-007-0541-5| pmid = 17701048| pages = 659–69}}</ref>
[[Helium–neon laser]]s, a type of low-powered gas laser producing a red beam, had various practical applications which included [[barcode reader]]s and [[laser pointer]]s, before they were almost universally replaced by cheaper [[diode laser]]s.<ref name="nbb"/>
Baris 237 ⟶ 234:
Inhalasi helium dapat berbahaya jika dilakukan secara berlebihan karena helium merupakan [[gas asfiksian]] yang dapat menggantikan oksigen dalam paru-paru dan mengganggu pernapasan normal.<ref name="nbb"/><ref name="Grass">{{de icon}} {{Cite journal|title = Suicidal asphyxiation with helium: Report of three cases Suizid mit Helium Gas: Bericht über drei Fälle|journal = Wiener Klinische Wochenschrift| volume = 119|issue =9–10|year = 2007|doi = 10.1007/s00508-007-0785-4|author = Grassberger, Martin; Krauskopf, Astrid |pages = 323–325 |language=German & English|pmid = 17571238}}</ref> Penghirupan helium murni secara terus menerus dapat menyebabkan kematian yang disebabkan oleh [[asfiksia]] dalam beberapa menit.
Inhalasi helium secara langsung dari tabung bertekanan tinggi sangatlah berbahaya karena laju aliran udara yang tinggi akan menyebabkan [[barotrauma]] dan memecahkan jaringan paru-paru.<ref name="Grass" /><ref name="slate">{{Cite news|author = Engber, Daniel|title = Stay Out of That Balloon!|publisher = Slate.com|date = 2006-06-13|url = http://www.slate.com/articles/news_and_politics/explainer/2006/06/stay_out_of_that_balloon.html|accessdate = 2008-07-14|archive-date = 2011-10-20|archive-url = https://web.archive.org/web/20111020154111/http://www.slate.com/articles/news_and_politics/explainer/2006/06/stay_out_of_that_balloon.html|dead-url = no}}</ref> Walau demikian, kasus kematian yang disebabkan oleh helium cukup jarang.<ref name="slate" />
Di bawah tekanan tinggi (lebih besar daripada 20 atm atau 2 [[MPa]]), campuran helium dan oksigen ([[helioks]]) dapat menimbulkan [[sindrom saraf tekanan tinggi]]. Penambahan sejumlah kecil gas nitrogen dalam campuran tersebut dapat mengatasi masalah tersebut.<!--<ref>{{cite web| last = Campbell| first = Ernest S.| title = High Pressure Nervous Syndrome| work = Physics and Problems With Gases|date = 2008-05-13| url = http://www.scuba-doc.com/HPNS.html| accessdate = 2008-07-16}}</ref>--><ref>{{Cite journal|author=Rostain J.C., Lemaire C., Gardette-Chauffour M.C., Doucet J., Naquet R.|title=Estimation of human susceptibility to the high-pressure nervous syndrome
== Gambar tambahan ==
Baris 260 ⟶ 257:
* ''[http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/abstract/105558571/ABSTRACT Dynamic and thermodynamic properties of solid helium in the reduced all-neighbours approximation of the self-consistent phonon theory]{{Pranala mati|date=Februari 2021 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}'', C. Malinowska-Adamska, P. Sŀoma, J. Tomaszewski, physica status solidi (b), Volume 240, Issue 1, Halaman 55 - 67; Diterbitkan secara ''Online'': 19 Sep 2003
* ''[http://www.yutopian.com/Yuan/TFM.html The Two Fluid Model of Superfluid Helium]'', S. Yuan, (ditilik 4 Apr 2005)
* ''Rollin Film Rates in Liquid Helium'', Henry A. Fairbank dan C. T. Lane, Phys. Rev. 76, 1209–1211 (1949), [http://prola.aps.org/abstract/PR/v76/i8/p1209_1 dari arsip ''online''] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120113102307/http://prola.aps.org/abstract/PR/v76/i8/p1209_1 |date=2012-01-13 }}
* ''[http://cryowwwebber.gsfc.nasa.gov/introduction/liquid_helium.html Introduction to Liquid Helium] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20050901062951/http://cryowwwebber.gsfc.nasa.gov/introduction/liquid_helium.html |date=2005-09-01 }}'', pada the [[NASA]] [[Goddard Space Flight Center]] (ditilik 4 Apr 2005)
* ''[http://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=1983ApOpt..22...10E&db_key=AST Tests of vacuum VS helium in a solar telescope]'', Engvold, O.; Dunn, R. B.; Smartt, R. N.; Livingston, W. C.. Applied Optics, vol. 22, Jan. 1, 1983, p. 10-12.
Baris 276 ⟶ 273:
;Lebih detail
* [http://boojum.hut.fi/research/theory/helium.html Helium] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20050412070034/http://boojum.hut.fi/research/theory/helium.html |date=2005-04-12 }} di [[Helsinki University of Technology]]; termasuk diagram fase tekanan-suhu helium-3 dan helium-4.
;Lain-lain
Baris 287 ⟶ 284:
[[Kategori:Gas mulia]]
[[Kategori:Atom]]
[[Kategori:Pendingin reaktor nuklir]]
| |||