How big is Heeliumi aatom?

Heeliumi aatomi tuum koosneb kahest prootonist ja peaaegu alati kahest neutronist ning selle ümber on kaks elektroni. Mõõdetuna samamoodi nagu sellel saidil vesiniku aatomit, see tähendab kahekordse kaugusena, mille juures aatomi elektronid on kõige tõenäolisemalt leitavad, on heeliumi aatom umbes 0,06 nanomeetri ehk 62 pikomeetri läbimõõduga. Pikomeeter on meetri triljondik.

Suurus

Aatomil ei ole jäika kuju ega kindlat suurust. Selle elektronid moodustavad tuuma ümber pilve, millel puudub terav välispiir, seega saab aatomi suurust määratleda mitmel viisil ja igaüks annab erineva arvu. Siin toodud arv põhineb arvutustel selle kohta, kus elektronid on kõige tõenäolisemalt.

Selle mõõdu järgi on heeliumi elektronid kõige tõenäolisemalt umbes 31 pikomeetri kaugusel tuumast, seega on aatomi läbimõõt umbes 62 pikomeetrit. Seetõttu on heelium vesinikust väiksem, kuigi tal on kaks korda rohkem elektrone. Heeliumi tuumas on kaks prootonit ühe asemel ning nende tugevam tõmme toob elektronid lähemale.

Keemikud mõõdavad ka seda, kui lähedale võivad kaks eraldi aatomit jõuda, enne kui nad teineteist eemale tõukavad. Selle mõõdu, van der Waalsi raadiuse järgi on heeliumi aatomi läbimõõt umbes 280 pikomeetrit.

Suuruste võrdlused

Vesiniku aatom, mille läbimõõt on sama mõõdu järgi 106 pikomeetrit, on umbes 1,7 korda laiem kui heeliumi aatom.
Heeliumi aatom on umbes 18 000 korda laiem kui selle tuum, mille läbimõõt on umbes 3,4 femtomeetrit. Femtomeeter on nanomeetri miljondik.
Kui heeliumi aatom oleks suurendatud Ameerika jalgpalli väljaku pikkuseks, mis on lõpptsoonid kaasa arvatud 110 meetrit, oleks selle tuuma läbimõõt umbes 6 millimeetrit.
Umbes 1,3–1,6 miljonit heeliumi aatomit, kõrvuti asetatud, ulatuksid inimese juuksekarva laiuseni.
Umbes 60 gammakiirte lainepikkust, igaüks 1 pikomeeter pikk, otsakuti ritta pandud, ulatuksid heeliumi aatomi läbimõõduni.

Avastatud Päikeselt

Heelium leiti Päikeselt enne, kui seda leiti Maalt. Iga element kiirgab valgust teravate värviliste joonte mustrina, mida nimetatakse selle spektriks ja mis toimib nagu sõrmejälg. 1868. aastal nägid astronoomid Pierre Janssen ja Joseph Norman Lockyer kumbki Päikese spektris kollast joont, mis ei sobinud ühegi tuntud elemendiga. Lockyer nimetas uue elemendi Heliose järgi, Helios on kreeka keeles Päike.

1895. aastal leidis keemik William Ramsay heeliumi Maalt, gaasist, mis eraldus uraanimineraali happes lahustamisel. Rootsi keemikud Per Teodor Cleve ja Nils Abraham Langlet, kes töötasid Uppsalas, leidsid selle samal aastal sõltumatult.

Kust heelium pärineb

Heelium on universumis vesiniku järel teine levinuim element ja moodustab umbes veerandi Päikese massist. Maal tekib see uraani ja tooriumi lagunemisel. Need elemendid paiskavad välja alfaosakesi, millest igaüks on heeliumi tuum. Kui tuum püüab kinni kaks elektroni, saab sellest heeliumi aatom.

Osa sellest heeliumist jääb maa alla lõksu ja seda eraldatakse maagaasist, mis võib sisaldada kuni 7% heeliumi. Õhku pääsev heelium on piisavalt kerge, et Maalt täiesti lahkuda ja kosmosesse triivida. Vedel heelium keeb −269 kraadi Celsiuse järgi, mis on kõigist ainetest madalaim keemispunkt, seetõttu kasutatakse seda enamiku haiglate MRT-skannerite magnetite jahutamiseks.