מה הגודל של אטום הליום?

אטום הליום מורכב משני אלקטרונים סביב גרעין של שני פרוטונים וכמעט תמיד גם שני נייטרונים. אם מודדים אותו כמו את אטום המימן באתר, כלומר פעמיים המרחק שבו סביר ביותר למצוא את האלקטרונים שלו, רוחבו כ-0.06 ננומטרים, או 62 פיקומטרים. פיקומטר הוא טריליונית המטר.

גודל

לאטום אין צורה או גודל קשיחים. האלקטרונים שלו יוצרים ענן סביב הגרעין ללא גבול חיצוני חד, ולכן יש כמה דרכים להגדיר את גודלו של אטום, וכל אחת מהן נותנת מספר שונה. המספר המוצג כאן מבוסס על חישובים של המקום שבו סביר ביותר שהאלקטרונים נמצאים.

לפי מדד זה, סביר ביותר למצוא את האלקטרונים של ההליום במרחק של כ-31 פיקומטרים מהגרעין, ולכן רוחב האטום כ-62 פיקומטרים. כך ההליום קטן מהמימן, אף שמספר האלקטרונים שלו כפול. בגרעין שלו יש שני פרוטונים במקום אחד, והמשיכה החזקה יותר שלהם מקרבת את האלקטרונים אל הגרעין.

כימאים מודדים גם עד כמה שני אטומים נפרדים יכולים להתקרב זה לזה לפני שהם דוחים זה את זה. לפי מדד זה, רדיוס ואן דר ואלס, רוחבו של אטום הליום כ-280 פיקומטרים.

השוואות גודל

• אטום מימן, ברוחב של 106 פיקומטרים לפי אותו מדד, רחב בערך פי 1.7 מאטום הליום.
• אטום הליום רחב בערך פי 18,000 מגרעינו, שרוחבו כ-3.4 פמטומטרים. פמטומטר הוא מיליונית הננומטר.
• אילו אטום הליום הוגדל לאורכו של מגרש פוטבול אמריקאי, 110 מטרים כולל אזורי הקצה, גרעינו היה ברוחב של כ-6 מילימטרים.
• כ-1.3–1.6 מיליון אטומי הליום, זה לצד זה, היו משתרעים על פני רוחבה של שערת אדם.
• כ-60 אורכי גל של קרני גמא בני פיקומטר אחד כל אחד, מונחים זה אחר זה, היו משתרעים על פני אטום הליום.

התגלה בשמש

הליום התגלה בשמש לפני שנמצא על כדור הארץ. כל יסוד פולט אור בדפוס של קווים צבעוניים חדים, הנקרא הספקטרום שלו, והוא פועל כמו טביעת אצבע. ב-1868 ראו האסטרונומים פייר ז'נסן וג'וזף נורמן לוקייר, כל אחד בנפרד, קו צהוב בספקטרום השמש שלא התאים לאף יסוד מוכר. לוקייר קרא ליסוד החדש על שם הליוס, המילה היוונית לשמש.

ב-1895 מצא הכימאי ויליאם ראמזי הליום על כדור הארץ, בגז שהשתחרר כשמינרל של אורניום הומס בחומצה. הכימאים השוודים פר תאודור קלווה וניילס אברהם לנגלט, שעבדו באופסלה, מצאו אותו באופן עצמאי באותה שנה.

מקור ההליום

הליום הוא היסוד השני בשכיחותו ביקום, אחרי המימן, והוא מהווה כרבע ממסת השמש. על כדור הארץ הוא נוצר כאשר אורניום ותוריום דועכים. יסודות אלה פולטים חלקיקי אלפא, וכל חלקיק כזה הוא גרעין הליום. כשגרעין כזה קולט שני אלקטרונים, הוא הופך לאטום הליום.

חלק מההליום הזה נשאר לכוד מתחת לאדמה, והוא מופק מגז טבעי, שיכול להכיל עד 7% הליום. הליום שבורח לאוויר קל דיו כדי לעזוב את כדור הארץ לגמרי ולנדוד אל החלל. הליום נוזלי רותח במינוס 269 מעלות צלזיוס, נקודת הרתיחה הנמוכה ביותר מבין כל החומרים, ולכן משתמשים בו לקירור המגנטים ברוב מכשירי ה-MRI בבתי חולים.

מקורות

• Theoretical Calculation of Absolute Radii of Atoms and Ions. Part 1. The Atomic Radii. Ghosh and Biswas, International Journal of Molecular Sciences, 2002.
• Helium: Radii of Atoms and Ions. WebElements, University of Sheffield.
• Helium. Royal Society of Chemistry, Periodic Table.
• Electronic Structure of Atoms (Electron Configurations). In Chemistry 2e. OpenStax, 2019.
• Periodic Variations in Element Properties. In Chemistry 2e. OpenStax, 2019.
• Atomic Weight of Helium. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights.
• Radiation Basics. U.S. Environmental Protection Agency, 2026.
• Bohr Radius. NIST, CODATA 2022.
• Alpha Particle RMS Charge Radius. NIST, CODATA 2022.
• 2026 NFL Rulebook. National Football League, 2026.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.