Helium: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
JohnThorne (bicara | kontrib) Tidak ada ringkasan suntingan |
FelixJL111 (bicara | kontrib) kTidak ada ringkasan suntingan Tag: Suntingan visualeditor-wikitext |
||
| (69 revisi perantara oleh 32 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
{{redirect|He}}
{{Kotak info helium}}
{{Unsur|Helium|He|2}} Helium tak berwarna, tak berbau, tak berasa, tak beracun, hampir [[inert]], berupa gas monatomik, dan merupakan unsur pertama pada golongan [[gas mulia]] dalam [[tabel periodik]]. [[Titik didih]] dan [[titik lebur]] gas ini merupakan yang terendah di antara semua unsur. Helium berwujud hanya sebagai gas terkecuali pada kondisi yang sangat ekstrem. Kondisi ekstrem juga diperlukan untuk menciptakan sedikit [[senyawa]] helium, yang semuanya tidak stabil pada [[suhu dan tekanan standar]]. Helium memiliki [[isotop stabil]] kedua yang langka yang disebut [[helium-3]]. Sifat dari cairan varitas [[helium-4]]; helium I dan helium II; penting bagi para periset yang mempelajari [[mekanika kuantum]] (khususnya dalam fenomena [[Superfluida|superfluiditas]]) dan bagi mereka yang mencari efek mendekati suhu [[nol absolut]] yang dimiliki [[materi]] (seperti [[superkonduktivitas]]).
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] |doi=10.1038/004261a0 |title=Inaugural Address of Sir William Thompson |journal=Nature |url=http://books.google.com/books?id=IogCAAAAIAAJ&pg=PA268#v=onepage&q&f=false |quote=Frankland and Lockyer find the yellow prominences to give a very decided bright line not far from D, but hitherto not identified with any terrestrial flame. It seems to indicate a new substance, which they propose to call Helium |bibcode=1871Natur...4..261. |access-date=2013-02-03 |archive-date=2023-10-01 |archive-url=https://web.archive.org/web/20231001093436/https://books.google.com/books?id=IogCAAAAIAAJ&pg=PA268&hl=en#v=onepage&q&f=false#v=onepage&q&f=false |dead-url=no }}</ref>
[[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>
[[Berkas:William Ramsay working.jpg|jmpl|160px|Sir [[William Ramsay]], penemu helium Bumi]]
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.comp.|title=Aeronautics and Astronautics: An American Chronology of Science and Technology in the Exploration of Space, 1915–1960|year=1961|pages=11–19|chapter=Aeronautics and Astronautics Chronology, 1920–1924|chapterurl=http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/Timeline/1920-24.html|publisher=[[NASA]]|location=Washington, D.C.|accessdate=2008-07-20|archive-date=2019-07-14|archive-url=https://web.archive.org/web/20190714112810/https://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/Timeline/1920-24.html|dead-url=yes}}</ref>
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|title = Conservation Helium Sale|accessdate = 2008-07-20|archive-date = 2008-10-31|archive-url = https://web.archive.org/web/20081031082452/http://edocket.access.gpo.gov/2005/pdf/05-20084.pdf|dead-url = no}}</ref>
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 |url = http://www.nap.edu/openbook.php?isbn=0309070384 |title = Executive Summary |publisher = nap.edu |accessdate = 2008-07-20 |archive-date = 2008-03-27 |archive-url = https://web.archive.org/web/20080327004306/http://www.nap.edu/openbook.php?isbn=0309070384 |dead-url = no }}</ref>
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=Helium|pages=599–602|url=http://digicoll.library.wisc.edu/cgi-bin/EcoNatRes/EcoNatRes-idx?type=div&did=ECONATRES.MINYB1949.PVMULLINS&isize=text|accessdate=2008-07-20|archive-date=2008-12-06|archive-url=https://web.archive.org/web/20081206011210/http://digicoll.library.wisc.edu/cgi-bin/EcoNatRes/EcoNatRes-idx?type=div&did=ECONATRES.MINYB1949.PVMULLINS&isize=text|dead-url=no}}</ref>
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=Helium End User Statistic|accessdate=2008-07-20|publisher=U.S. Geological Survey|archive-date=2008-09-21|archive-url=https://web.archive.org/web/20080921114913/http://minerals.usgs.gov/ds/2005/140/helium-use.pdf|dead-url=no}}</ref> Pada tahun 2004-2006, kilang produksi helium di [[Ras Laffan]], [[Qatar]], dan [[Skikda]], Aljazair dibangun. Aljazair kemudian menjadi produsen helium kedua terbesar di dunia.<ref name="wwsupply">{{Cite journal
|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 45 ⟶ 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>{{Cite web |url=http://newsfeed.time.com/2012/08/23/theres-a-helium-shortage-on-and-its-affecting-more-than-just-balloons/?xid=newsletter-weekly#the-government |title=There's a Helium Shortage On — and It's Affecting More than Just Balloons Time August 21, 2012 |access-date=2013-02-11 |archive-date=2023-06-27 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230627083813/https://newsfeed.time.com/2012/08/23/theres-a-helium-shortage-on-and-its-affecting-more-than-just-balloons/?xid=newsletter-weekly#the-government |dead-url=no }}</ref> Cadangan ini diperkirakan akan habis digunakan pada tahun 2018.<ref name=Newcomb/>
== Karakteristik ==
=== Atom helium ===
{{Main|Atom helium}}
[[
==== 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 ====
Inti atom helium-4 identik dengan [[partikel alfa]]. Eksperimen penghamburan elektron energi tinggi menunjukkan bahwa muatannya akan menurun secara eksponensial dari nilai maksimum a pada suatu titik pusat, persis sama dengan rapatan muatan [[awan elektron]] helium itu sendiri. Kesimetrian ini mencerminkan berlakunya hukum fisika yang sama, yakni pasangan neutron dan pasangan proton dalam inti atom helium mematuhi kaidah mekanika kuantum yang sama sebagaimana pasangan elektron helium patuhi (walaupun partikel-partikel inti menerima potensial pengikatan inti yang berbeda), sehingganya kesemuaan [[fermion]] ini memenuhi orbital [[1s1s|'''1s''']] secara berpasangan, tiada satupun yang memiliki momentum sudut orbital, dan tiap-tiap fermionnya saling membatalkan spin intrinsik satu sama lainnya. Penambahan partikel sejenis dalam sistem memerlukan momentum sudut dan akan mengakibatkan pelepasan energi yang lebih rendah (dan sebenarnya pula, tiada inti atom bernukelon lima yang stabil). Susunan seperti ini sehingganya sangat stabil secara energetika dan kestabilan ini bertanggung jawab atas banyak sifat-sifat helium yang terpantau.
Baris 69 ⟶ 63:
Sama halnya pula, stabilitas inti atom helium-4 juga menghasilkan efek yang sama, dan bertanggung jawab atas mudahnya helium-4 terbentuk dalam reaksi atomik nuklir yang melibatkan emisi maupun fusi partikel berat. Beberapa helium-3 yang stabil dihasilkan dalam reaksi fusi hidrogen, namun jumlahnya sangat kecil dibandingkan dengan helium-4. Stabilitas helium-4 adalah sebab hidrogen diubah menjadi helium-4 (dan bukannya deuterium maupun helium-3) dalam reaksi nuklir Matahari.
[[
Stabilitas inti helium-4 yang tidak lazim juga sangat penting dalam bidang kosmologi. Stabilitas inti helium-4 menjelaskan mengapa dalam menit-menit pertama setelah [[Ledakan Dahsyat]], hampir semua inti atom yang terbentuk adalah inti helium-4. Pengikatan inti helium-4 sangat erat sehingganya produksi helium-4 menghabiskan hampir semua neutron yang bebas dalam beberapa menit sebelum neutron tersebut menjalani peluruhan beta, dan hanya menyisakan sedikit neutron untuk membentuk atom-atom yang lebih berat lainnya seperti litium, berilium, dan boron. Pengikatan inti helium-4 per nukleon lebih kuat daripada unsur-unsur tersebut (lihat [[nukleogenesis]] dan [[energi pengikatan]]) sehingga tiada dorongan energetik yang tersedia lagi seketika helium terbentuk untuk membentuk unsur 3, 4, dan 5. Secara energetis, helium hampir cukup dapat menjalani fusi membentuk unsur berikut yang energi per [[nukleon]]nya lebih rendah, yakni [[karbon]]. Namun, dikarenakan ketiadaan unsur intermediat, proses ini mempersyaratkan tiga inti helium saling bertumbukan secara bersamaan (lihat [[proses tripel alfa]]). Oleh karena itu, hampir tidak ada waktu yang tersedia bagi karbon untuk terbentuk secara signifikan beberapa menit setelah Ledakan dahysat sebelum alam semesta mulai mendingin dan mengembang. Hal inilah yang membuat rasio hidrogen/helium pada masa-masa awal alam semesta sama dengan yang terpantau sekarang (yakni 3 bagian hidrogen per 1 bagian helium-4 berdasarkan massa), dengan hampir semua neutron alam semesta terperangkan dalam helium-4.
Semua unsur-unsur yang lebih berat lainnya (termasuk unsur-unsur yang diperlukan untuk membentuk planet seperti Bumi ataupun kehidupan) oleh karenanya terbentuk setelah peristiwa Ledakan Dahsyat di dalam bintang yang memiliki temperatur yang cukup panas untuk menjalankan fusi helium dengan sendirinya. Semua unsur selain hidrogen dan helium yang ada sekarang hanya mencakupi 2% massa materi alam semesta. Sebaliknya, helium-4 menduduki sekitar 23% materi biasa alam semesta.
===
[[
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/>
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 84 ⟶ 76:
Kebanyakan helium luar angkasa ditemukan dalam keadaan [[plasma]] dengan sifat-sifat yang berbeda daripada yang ditemukan pada helium atomik. Dalam keadaan plasma, elektron helium tidak terikat pada intinya, mengakibatkan konduktivitas helium plasma yang sangat tinggi. Partikel bermuatan ini sangat dipengaruhi oleh medan magnet dan listrik. Sebagai contoh, pada saat [[badai matahari]], helium yang terionisasi beserta hidrogen yang terionisasi berinteraksi dengan [[magnetosfer]] bumi dan menghasilkan [[arus Birkeland]] dan fenomena [[aurora]].<ref>{{Cite journal|title = Helium isotopes in an aurora|author = Buhler, F.; Axford, W. I.; Chivers, H. J. A.; Martin, K.| year = 1976|journal = J. Geophys. Res.|volume = 81|issue = 1|pages = 111–115|doi = 10.1029/JA081i001p00111|bibcode=1976JGR....81..111B}}</ref>
=== Fase padat dan cair ===
[[
{{Main|Helium cair}}
Tidak seperti unsur-unsur lainnya, helium akan tetap berwujud cair pada [[nol mutlak]] dan tekanan normal. Hal ini merupakan efek langsung dari mekanika kuantum: utamanya, [[energi titik nol]] sistem terlalu tinggi bagi sistem untuk memadat. Helium dapat dipadatkan pada temperatur 1–1,5 K (sekitar −272 °C) dan tekanan 25 bar (2,5 MPa).<ref>{{cite web |date = 2005-10-05 |url = http://www.phys.ualberta.ca/~therman/lowtemp/projects1.htm |title = Solid Helium |publisher = Department of Physics [[University of Alberta]] |accessdate = 2008-07-20
==== Keadaan helium I ====
Pada suhu di bawah [[titik didih]]nya sebesar 4,2 K dan di atas [[titik lambda]]nya 2,1768 K, [[isotop]] helium-4 berwujud cairan tak berwarna, yang disebut ''helium I''.<ref name=enc/> Sama seperti cairan [[kriogenik]] lainnya, helium I mendidih ketika dipanaskan dan menyusut ketika didinginkan.
Heliu I memiliki [[indeks refraksi]] seperti gas senilai 1,026, yang menyebabkan permukaannya sulit untuk dilihat, sehingga umumnya [[busa polistirena]] yang mengambang digunakan untuk mendeteksi di mana permukaan cairan ini berada.<ref name=enc/> Helium I memiliki [[viskositas]] yang sangat rendah dan massa jenis sekitar 0,145-0,125 g/mL (antara 0 sampai 4 K),<ref name=crc6120>{{RubberBible86th|page=6-120}}</ref> yang nilainya hanya seperempat dari nilai yang diteorikan menurut [[fisika klasik]].<ref name=enc/> [[Mekanika kuantum]] diperlukan untuk menjelaskan disparitas ini dan oleh karena itu, baik cairan helium-I dan -II disebut sebagai ''fluida kuantum'', yang berarti bahwa keduanya memperlihatkan sifat-sifat atomik kuantum pada skala makroskopik. Hal ini merupakan efek dari nilai titik didihnya yang sangat mendekati nol mutlak, sehingga menghalangi gerakan acak molekul ([[energi termal]]) untuk menyembunyikan sifat-sifat atomiknya.<ref name=enc/>
==== Keadaan helium II ====
Helium cair yang berada dalam keadaan di bawah titik lambdanya mulai menunjukkan sifat-sifat yang tak lazim. Helium dalam keadaan ini disebut sebagai ''helium II''. Pendidihan helium II tidak dimungkinkan oleh karena [[konduktivitas termal]]nya yang sangat tinggi; pemanasan yang diberikan pada helium II akan menyebabkan penguapan secara langsung menjadi gas. [[Helium-3]] juga mempunyai fase [[superfluida]], namun pada temperatur yang lebih rendah; oleh karena itu, tidaklah diketahui banyak sifat-sifat superfluida isotop helium-3.<ref name=enc/>
[[
Helium II merupakan superfluida, yaitu keadaan mekanika kuantum materi yang bersifat tak lazim. Sebagai contohnya, fluida ini akan mengalir melalui tabung kapiler setipis 10<sup>−7</sup> sampai dengan 10<sup>−8</sup> m namun tetap tidak terukur [[viskositas]]nya.<ref name="nbb"/> Namun, ketika pengukuran dilakukan antara dua cakram yang bergerak, nilai viskositasnya yang sama dengan gas helium akan terukur. Teori terkini menjelaskan hal ini menggunakan ''model dua fluida'' untuk helium II. Dalam model ini, helium cair di bawah titik lambdanya dipandang mengandung sebagian atom helium dalam [[keadaan dasar]] yang bersifat superfluida dan mengalir dengan nilai viskositas persis nol, dan sebagian lainnya dalam keadaan tereksitasi, yang berperilaku sama seperti cairan biasa lainnya.<ref>{{Cite journal|doi = 10.1006/aphy.2000.6019 |title = Microscopic Theory of Superfluid Helium |journal = Annals of Physics |volume = 281 |issue = 1–2 |year = 2000|pages = 636–705 12091211 |author = Hohenberg, P. C.; Martin, P. C.|bibcode = 2000AnPhy.281..636H }}</ref>
Efek tak lazim helium II dapat terpantau pada ''efek muncrat'' helium II. Dalam ''efek muncrat'', suatu bilik dibangun dan tersambung dengan tandon helium II melalui cakram sinter. Helium superfluida akan menembus ke dalam bilik dengan mudahnya tetapi helium non-superfluida tidak akan menembusnya. Jika interior bilik dipanaskan, helium superfluda akan berubah menjadi helium non-superfluida. Agar dapat menjaga kesetimbangan helium superfluida, helium superfluida akan masuk ke dalam bilik dan meningkatkan tekanan, mengakibatkan cairan muncrat keluar dari bilik.<ref>{{cite web |author=Warner, Brent |url=http://cryowwwebber.gsfc.nasa.gov/introduction/liquid_helium.html |title=Introduction to Liquid Helium |publisher=NASA |accessdate=2007-01-05 |archiveurl=
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 ==
{{Main|Isotop helium}}
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|
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
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 118 ⟶ 108:
Isotop-isotop helium eksotik lainnya dapat pula terbentuk, namun semuanya akan dengan cepat meluruh menjadi unsur lainnya. Isotop helium yang berparuh waktu tersingkat adalah helium-5 dengan [[waktu paruh]] 7,6 × 10<sup>−22</sup> detik. Helium-6 meluruh dengan mengemisi [[partikel beta]] dan berwaktu paruh 0,8 detik. Helum-7 juga mengemisi partikel beta selain [[sinar gama]]. Helium-7 dan helium-8 terbentuk dalam [[reaksi nuklir]] tertentu.<ref name=enc/> Helium-6 dan helium-8 dikenal baik memperlihatkan [[halo nuklir]].<ref name = enc/>
== Senyawa ==
{{See also|Senyawa gas mulia}}
[[
[[
Helium memiliki [[valensi]] kimia nol, sehingga tidak akan bereaksi secara kimiawi dalam kondisi normal.<ref name="LANL.gov" /> Helium merupakan insulator listrik yang baik, terkecuali jika ia di[[ion]]isasikan. Seperti gas mulia lainnya, helium memiliki [[aras energi]] metastabil yang
Helium juga telah berhasil dimasukkan ke dalam molekul sangkar [[fulerena]] dengan memanaskannya dalam tekanan tinggi. Ketika senyawa turunan fulerena ini disintesis, helium yang terperangkap akan tetap ada.<ref>{{Cite journal|title = Stable Compounds of Helium and Neon: He@C<sub>60</sub> and Ne@C<sub>60</sub> |author = Saunders, Martin Hugo; Jiménez-Vázquez, A.; Cross, R. James; Poreda; Robert J.|journal = Science |volume = 259 |issue = 5100 |pages = 1428–1430 |year = 1993 |doi = 10.1126/science.259.5100.1428 |pmid = 17801275|bibcode = 1993Sci...259.1428S }}</ref> Jika [[helium-3]] digunakan, senyawa ini akan dapat terpantau menggunakan [[spektroskopi resonansi magnetik nuklir]].<ref>{{Cite journal|title = Probing the interior of fullerenes by <sup>3</sup>He NMR spectroscopy of endohedral <sup>3</sup>He@C<sub>60</sub> and <sup>3</sup>He@C<sub>70</sub> |author = Saunders, M. ''et al.''|journal = Nature |volume = 367|issue = 6460|pages = 256–258 |year = 1994 |doi = 10.1038/367256a0|bibcode = 1994Natur.367..256S }}</ref> Banyak senyawa fulerena berkandung helium-3 yang telah dilaporkan sintesisnya. Walaupun dalam hal ini atom helium tidak terikat secara kovalen maupun ionik, senyawa seperti ini memiliki sifat-sifat yang khas dan komposisi senyawa yang pasti seperti senyawa kimia lainnya.
== 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
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
=== 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/>
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 ⟶ 133:
Helium harus diekstraksi dari gas alam karena ia hanya terdapat sedikit sekali di udara bebas, namun permintaan atas helium lebih tinggi. Helium dapat disintesis melalui pemborbardiran [[litium]] atau [[boron]] dengan proton berkecepatan tinggi, namun proses ini sangat tidak ekonomis.<ref>{{Cite journal|title = A Photographic Investigation of the Transmutation of Lithium and Boron by Protons and of Lithium by Ions of the Heavy Isotope of Hydrogen |author = Dee, P. I.; Walton E. T. S. |journal = [[Proceedings of the Royal Society of London]] |volume = 141 |issue = 845 |pages = 733–742 |year = 1933 |doi = 10.1098/rspa.1933.0151|bibcode = 1933RSPSA.141..733D }}</ref>
Helium komersial tersedia dalam bentuk cair maupun gas. Dalam bentuk cairan, helium dapat disuplai menggunakan [[labu Dewar]] yang dapat menampung sampai dengan 1000 liter helium, ataupun menggunakan kontainer ISO besar yang berkapasitas sebesar 42 m<sup>3</sup>. Dalam bentuk gas, sejumlah kecil helium disuplai menggunakan silinder bertekanan tinggi yang dapat menampung sekitar 8 m<sup>3</sup> helium. Dalam jumlah besar, tabung trailer yang berkapasitas
=== 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
| last = Nuttall
| first = William J.
| authorlink =
| coauthors = Clarke Richard H. & Glowacki Bartek A.
| title = Resources: Stop squandering helium
Baris 157 ⟶ 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>
==
[[Berkas:Modern 3T MRI.JPG|jmpl|kiri|Penggunaan tunggal helium terbesar adalah untuk mendinginkan magnet superkonduktor dalam pemindai MRI modern|alt=Sebuah tabung padat besar dengan sebuah lubang pada pusatnya dan sebuah rel yang terikat pada sisinya.]]
{{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
|value1 = 32
|label2 = Penekanan dan penggelontoran
|value2 = 18
|label4 = Atmosfer terkendali
|value4 = 18
|label3 = Pengelasan
|value3 = 13
|label5 = Deteksi kebocoran
|value5 = 4
|label6 = Campuran pernapasan
|value6 = 2
}}
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 ===
Helium digunakan sebagai gas pelindung dalam penumbuhan kristal [[silikon]] dan [[germanium]], dalam produki [[titanium]] dan [[zirkonium]], dan dalam [[kromatografi gas]],<ref name="LANL.gov"/> karena sifatnya yang inert. Oleh karena keinertannya, maka He mempunyai sifat [[gas ideal|termal dan kalori]] alami yang sempurna, [[laju suara]] tinggi, dan nilai [[rasio kapasitas panas]] tinggi. Ia juga berguna dalam [[lorong angin supersonik]]<ref>{{Cite journal|author = Beckwith, I.E.|author2 = Miller, C. G.|title = Aerothermodynamics and Transition in High-Speed Wind Tunnels at Nasa Langley |journal = Annual Review of Fluid Mechanics |volume = 22|issue = 1 |pages = 419–439 |date= 1990 |doi = 10.1146/annurev.fl.22.010190.002223|bibcode = 1990AnRFM..22..419B }}</ref> dan [[fasilitas impuls]].<ref>{{Cite book|author = Morris, C.I.|title = Shock Induced Combustion in High Speed Wedge Flows|date = 2001|series = Stanford University Thesis|url = http://thermosciences.stanford.edu/pdf/TSD-143.pdf|archiveurl = https://web.archive.org/web/20090304210445/http://thermosciences.stanford.edu/pdf/TSD-143.pdf|archivedate = 2009-03-04|format = PDF|access-date = 2016-01-09|dead-url = yes}}</ref>
=== Pengelasan busur gas wolfram ===
{{Utama|Pengelasan busur gas wolfram}}
Helium digunakan sebagai [[gas pelindung]] dalam proses [[las busur|pengelasan]] bahan yang terkontaminasi dan melemah oleh nitrogen atau udara pada temperatur pengelasan.<ref name="nbb"/> Sejumlah gas pelindung inert digunakan dalam pengelasan busur gas wolfram, tetapi helium lebih dipilih daripada [[argon]] terutama untuk pengelasan bahan yang mempunyai [[konduktivitas panas]] yang lebih tinggi, seperti [[aluminium]] atau [[tembaga]].
=== Penggunaan minor ===
==== Deteksi kebocoran industri ====
[[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 ====
[[Berkas:Goodyear-blimp.jpg|jmpl|ka|Karena memiliki densitas dan daya bakar rendah, helium adalah gas yang dipilih untuk mengisi balon udara seperti [[Balon udara Goodyear]].|alt=Balon Udara Good Year]]
Oleh karena He [[lebih ringan daripada udara]], [[balon udara]] diisi dengan helium sebagai [[gas pengangkat]]. Sementara gas hidrogen juga ringan, helium memiliki kelebihan yaitu tidak mudah terbakar (bahkan tahan api). Penggunaan minor lainnya adalah dalam bidang [[roket]], di mana helium digunakan sebagai media ''[[ullage]]'' untuk mengganti bahan bakar dan oksidator dalam tangki penyimpanan dan untuk mengkondensasikan hidrogen dan oksigen untuk membuat [[bahan bakar roket]]. Helium juga digunakan untuk menggelontor bahan bakar dan oksidator dari peralatan pendukung di darat sebelum peluncuran dan untuk mendinginkan hidrogen cair dalam [[wahana angkasa luar]]. Sebagai contoh, roket [[Saturn V]] yang digunakan dalam [[program Apollo]] membutuhkan sekitar 370.000 m<sup>3</sup> (13 juga kaki kubik) helium untuk peluncuran.<ref name="LANL.gov"/>
<!--==== 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"/>
For its inertness and high [[thermal conductivity]], neutron transparency, and because it does not form radioactive isotopes under reactor conditions, helium is used as a heat-transfer medium in some gas-cooled [[nuclear reactors]].<ref name="nostrand"/>
Helium, mixed with a heavier gas such as xenon, is useful for [[thermoacoustic refrigeration]] due to the resulting high [[heat capacity ratio]] and low [[Prandtl number]].<ref>{{Cite journal|title=Working gases in thermoacoustic engines |journal=The Journal of the Acoustical Society of America |date=1999 |volume=105 |issue=5 |pages=2677–2684 |doi=10.1121/1.426884|author1 = Belcher, James R.|pmid=10335618|bibcode = 1999ASAJ..105.2677B|author2=Slaton, William V.|author3=Raspet, Richard|author4=Bass, Henry E.|author5=Lightfoot, Jay}}</ref> The inertness of helium has environmental advantages over conventional refrigeration systems which contribute to ozone depletion or global warming.<ref>{{Cite book|title=Mending the Ozone Hole: Science, Technology, and Policy |url=https://archive.org/details/mendingozonehole0000makh |author=Makhijani, Arjun |author2=Gurney, Kevin |publisher=MIT Press |date=1995 |isbn=0-262-13308-3}}</ref>
Helium is also used in some [[hard disk drive]]s.<ref>[http://arstechnica.com/information-technology/2013/11/hgst-balloons-disk-capacity-with-helium-filled-6tb-drive/ HGST balloons disk capacity with helium-filled 6TB drive | Ars Technica]</ref><!-- Bot generated title -->
<!-- ==== Scientific uses ====
The use of helium reduces the distorting effects of temperature variations in the space between [[lens (optics)|lenses]] in some [[telescope]]s, due to its extremely low [[index of refraction]].<ref name=enc/> This method is especially used in solar telescopes where a vacuum tight telescope tube would be too heavy.<ref>{{Cite journal|author = Jakobsson, H. |title = Simulations of the dynamics of the Large Earth-based Solar Telescope |journal = Astronomical & Astrophysical Transactions |volume = 13 |issue = 1 |pages = 35–46 |date= 1997 |doi = 10.1080/10556799708208113|bibcode = 1997A&AT...13...35J }}</ref><ref>{{Cite journal|bibcode = 1983ApOpt..22...10E|title = Tests of vacuum VS. helium in a solar telescope|author = Engvold, O.|author2 = Dunn, R.B.|author3 = Smartt, R. N.|author4 = Livingston, W. C.| journal = Applied Optics|date = 1983|pages = 10–12|issue = 1|volume = 22|pmid = 20401118|doi = 10.1364/AO.22.000010}}</ref>
Helium is a commonly used carrier gas for [[gas chromatography]].
The age of rocks and minerals that contain [[uranium]] and [[thorium]] can be estimated by measuring the level of helium with a process known as [[helium dating]].<ref name="nbb"/><ref name=enc/>
Helium at low temperatures is used in [[cryogenics]], and in certain cryogenics applications. As examples of applications, liquid helium is used to cool certain metals to the extremely low temperatures required for [[superconductivity]], such as in [[superconducting magnet]]s for [[magnetic resonance imaging]]. The [[Large Hadron Collider]] at [[CERN]] uses 96 [[metric ton]]s of liquid helium to maintain the temperature at 1.9 kelvin.<ref name="CERN-LHC">{{cite web|url=http://visits.web.cern.ch/visits/guides/tools/presentation/LHC_booklet-2.pdf |archiveurl=http://web.archive.org/web/20110706223231/http://visits.web.cern.ch/visits/guides/tools/presentation/LHC_booklet-2.pdf |archivedate=2011-07-06 |title=LHC: Facts and Figures|publisher=[[CERN]]|accessdate=2008-04-30}}</ref> -->
== Inhalasi dan keselamatan ==
=== Keselamatan ===
Helium netral dalam keadaan standar tidak beracun, tidak memainkan peranan biologis yang penting, dan ditemukan dalam jumlah sekelumit dalam darah manusia. Jika helium terhirup dalam jumlah besar sehingganya tiada oksigen yang cukup untuk proses [[pernapasan]] normal, [[asfiksia]] dapat terjadi. Pada helium kriogenik, temperaturnya yang rendah dapat menyebabkan [[radang dingin]]. Selain itu helium cair yang mengembang dengan cepat menjadi gas dapat menyebabkan ledakan apabila tekanan yang timbul tidak dilepaskan dengan segera.
Kontainer gas helium bertemperatur 5 sampai dengan 10 K harus ditangani seolah helium tersebut berwujud cair karena gas ini juga akan mengembang dengan cepat apabila dipanaskan ke [[temperatur ruangan]].<ref name="LANL.gov"/>
=== Efek biologis ===
{{Listen|right|filename=Helium article read with helium.ogg|title=Efek helium terhadap suara manusia|description=Efek helium terhadap suara manusia|format=[[Ogg]]}}
[[Kelajuan suara]] dalam media helium hampir tiga kali lebih cepat daripada kelajuan suara dalam udara biasa. Oleh karena [[frekuensi dasar]] suatu rongga yang terisi oleh gas berbanding lurus terhadap kelajuan suara dalam gas tersebut, akan terdapat peningkatan pada tinggi nada [[frekuensi resonansi]] [[saluran suara]] ketika helium terhirup..<ref name="nbb"/><ref>{{Cite journal |author=Ackerman MJ, Maitland G |title=Calculation of the relative speed of sound in a gas mixture |journal=Undersea Biomed Res |volume=2 |issue=4 |pages=305–10 |year=1975 |pmid=1226588 |url=http://archive.rubicon-foundation.org/2738 |accessdate=2008-08-09 |archive-date=2011-01-27 |archive-url=https://web.archive.org/web/20110127113335/http://archive.rubicon-foundation.org/2738 |dead-url=yes }}</ref> Hal ini menyebabkan perubahan kualitas suara seperti bebek. (Efek yang berlawanan, yakni penurunan frekuensi, dapat dihasilkan dari penghirupan gas padat seperti [[sulfur heksafluorida]] ataupun [[xenon]].)
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|
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 ==
<gallery>
File:Blausen 0476 HeliumAtom.png|Skema 3D atom Helium
</gallery>
== Referensi ==
{{reflist}}
<small>Menurut banyaknya penggunaan</small>
* ''The Encyclopedia of the Chemical Elements'', disunting oleh Cifford A. Hampel, "Helium" artikel oleh L. W. Brandt (New York; Reinhold Book Corporation; 1968; halaman 256-267) Library of Congress Catalog Card Number: 68-29938
* {{Cite|title = Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements
* Los Alamos National Laboratory (LANL.gov): Periodic Table, "Helium" [http://periodic.lanl.gov/elements/2.html] (ditilik pada 10 Oktober 2002 dan 25 Maret 2005)
* ''Guide to the Elements: Revised Edition'', oleh Albert Stwertka (New York; Oxford University Press; 1998; halaman 22-24) ISBN 0-19-512708-0
* ''The Elements: Third Edition'', oleh John Emsley (New York; Oxford University Press; 1998; halaman 94-95) ISBN 0-19-855818-X
* United States Geological
* ''The thermosphere: a part of the heterosphere'', oleh J. Vercheval [http://www.oma.be/BIRA-IASB/Public/Research/Thermo/Thermotxt.en.html] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20041030214502/http://www.oma.be/BIRA-IASB/Public/Research/Thermo/Thermotxt.en.html |date=2004-10-30 }} (ditilik 1 Apr 2005)
* ''Isotopic Composition and Abundance of Interstellar Neutral Helium Based on Direct Measurements'', Zastenker G.N. ''et al.'', [http://www.ingentaconnect.com/content/klu/asys/2002/00000045/00000002/00378626], dipublikasikan di [http://www.ingentaconnect.com/content/klu/asys Astrophysics], April 2002, vol. 45, no. 2, pp.
* ''[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
* ''[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.
* ''[http://www.mantleplumes.org/HeliumFundamentals.html Helium: Fundamental models]'', Don L. Anderson, G. R. Foulger & Anders Meibom (ditilik 5 Apr 2005)
* ''[http://www.scuba-doc.com/HPNS.html High Pressure Nervous Syndrome]'', Diving Medicine Online (ditilik 5 Apr 2005)
* WebElements.com dan EnvironmentalChemistry.com sesuai dengan petunjuk pada [http://en.wiki-indonesia.club/wiki/Wikipedia:WikiProject_Elements Wikipedia's WikiProject Elements] (ditilik 10 Oktober 2002)
== Pranala luar ==
{{Portal|kimia}}
;Umum
* [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/He/key.html WebElements: Helium]
* [http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/He.html EnvironmentalChemistry.com – Helium]
* [http://education.jlab.org/itselemental/ele002.html It's Elemental – Helium]
;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
* [http://www.cganet.com/N2O/helium_safety.asp Keamanan penggunaan helium bila dihirup] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20050407081801/http://www.cganet.com/N2O/helium_safety.asp |date=2005-04-07 }}
* [http://www.phys.unsw.edu.au/PHYSICS_!/SPEECH_HELIUM/speech.html Fisika suara manusia] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20041210113812/http://www.phys.unsw.edu.au/PHYSICS_!/SPEECH_HELIUM/speech.html |date=2004-12-10 }} dengan contoh rekaman audio
{{Compact periodic table}}
[[Kategori:Unsur kimia]]
[[Kategori:Gas mulia]]
[[Kategori:Atom]]
[[Kategori:Pendingin reaktor nuklir]]
| |||