2 – Hélium (He)


L'hélium (du grec: ἥλιος, romanisé: Helios, allumé. «Soleil») est un élément chimique avec le symbole He et le numéro atomique 2. C'est un gaz incolore, inodore, insipide, non toxique, inerte, monatomique, le premier dans le groupe des gaz nobles dans le tableau périodique.  Son point d'ébullition est le plus bas parmi tous les éléments et il n'existe sous forme solide que s'il est soumis à une pression supérieure à 25 atmosphères.

L'hélium possède deux isotopes stables : l'hélium 4 (4He), le plus abondant, et l'hélium 3 (3He). Ces deux isotopes, contrairement à ceux de la plupart des éléments chimiques, diffèrent sensiblement dans leurs propriétés, car le rapport de leurs masses atomiques est important. D'autre part, les effets quantiques, sensibles à basse énergie, leur donnent des propriétés très différentes. L'hélium est le deuxième élément le plus léger et le deuxième plus abondant de l'univers observable (l'hydrogène est le plus léger et le plus abondant). Il est présent à environ 24% de la masse élémentaire totale, soit plus de 12 fois la masse de tous les éléments plus lourds combinés. Son abondance est similaire à celle-ci dans le Soleil et dans Jupiter. Cela est dû à l'énergie de liaison nucléaire très élevée (par nucléon) de l'hélium-4, par rapport aux trois éléments suivants après l'hélium. Cette énergie de liaison à l'hélium-4 explique également pourquoi il est le produit à la fois de la fusion nucléaire et de la désintégration radioactive. La plupart de l'hélium dans l'univers est de l'hélium-4, dont la grande majorité s'est formée pendant le Big Bang. De grandes quantités d'hélium nouveau sont créées par la fusion nucléaire de l'hydrogène dans les étoiles.  Sur la Terre, selon une estimation du Bureau of Land Management des États-Unis de 2006, les ressources d'hélium totalisent 52 milliards de mètres cubes.

L'hélium a été détecté pour la première fois comme une signature de ligne spectrale jaune inconnue dans la lumière du soleil, lors d'une éclipse solaire en 1868 par Georges Rayet,  Captain CT Haig, Norman R. Pogson,  and Lieutenant John Herschel,  et a été confirmé par la suite par l'astronome français, Jules Janssen qui est souvent associé à la détection de l'élément, avec Norman Lockyer. Janssen a enregistré la raie spectrale d'hélium pendant l'éclipse solaire de 1868, tandis que Lockyer l'a observée depuis la Grande-Bretagne. Lockyer a été le premier à proposer que la ligne était due à un nouvel élément, qu'il a nommé. La découverte formelle de l'élément a été faite en 1895 par deux chimistes suédois, Per Teodor Cleve et Nils Abraham Langlet, qui ont trouvé de l'hélium émanant du minerai d'uranium, la cleveite, qui n'est plus considérée comme une espèce minérale distincte mais comme une variété d'uraninite.   En 1903, de grandes réserves d'hélium ont été découvertes dans des champs de gaz naturel dans certaines parties des États-Unis, qui sont de loin le plus grand fournisseur de gaz aujourd'hui.

L'hélium liquide est utilisé en cryogénie (sa plus grande utilisation unique, absorbant environ un quart de la production), en particulier dans le refroidissement des aimants supraconducteurs, la principale application commerciale étant les scanners IRM. Les autres utilisations industrielles de l'hélium - comme gaz de pressurisation et de purge, comme atmosphère protectrice pour le soudage à l'arc et dans des processus tels que la croissance de cristaux pour fabriquer des plaquettes de silicium - représentent la moitié du gaz produit. Une utilisation bien connue mais mineure est comme gaz de levage dans les ballons et les dirigeables.  Comme pour tout gaz dont la densité diffère de celle de l'air, l'inhalation d'un petit volume d'hélium modifie temporairement le timbre et la qualité de la voix humaine. Dans la recherche scientifique, le comportement des deux phases fluides de l'hélium-4 (hélium I et hélium II) est important pour les chercheurs qui étudient la mécanique quantique (en particulier la propriété de superfluidité) et pour ceux qui étudient les phénomènes, comme la supraconductivité, produits dans la matière proche du zéro absolu.

Sur Terre, il est relativement rare - 5,2 ppm en volume dans l'atmosphère. La plupart de l'hélium terrestre présent aujourd'hui est créé par la désintégration radioactive naturelle des éléments radioactifs lourds (thorium et uranium, bien qu'il existe d'autres exemples), car les particules alpha émises par ces désintégrations sont constituées de noyaux d'hélium-4. Cet hélium radiogène est piégé avec du gaz naturel à des concentrations allant jusqu'à 7% en volume, dont il est extrait commercialement par un procédé de séparation à basse température appelé distillation fractionnée. Auparavant, on pensait que l'hélium terrestre - une ressource non renouvelable car une fois libéré dans l'atmosphère, il s'échappe facilement dans l'espace - était de plus en plus rare.  Cependant, des études récentes suggèrent que l'hélium produit profondément dans la terre par désintégration radioactive peut s'accumuler dans les réserves de gaz naturel en quantités plus importantes que prévu, dans certains cas, après avoir été libéré par l'activité volcanique.

Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipedia en anglais intitulé  Helium

Lectures en français

*La chimie de l'hélium, inconnue sur Terre, pourrait exister dans les planètes géantes

*Pourquoil’hélium change-t-il La voix ?

* Futura Sciences –Hélium

*Hélium –Propriétés chimiques – Effets sur La santé

*Ce qui faut savoir sur l’hélium

*Elémentarium Fiche Hélium

*Hélium –La pénurie menace

*Découverte d’un énorme gisement d’Hélium

*Société chimique de France - Hélium

*Messer.fr/Hélium

*Lenntech: Hélium

*Wikipedia : Hélium

*Utinam : Hélium

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