How big is Heliumatoom?

Een heliumatoom heeft twee elektronen rond een kern van twee protonen en bijna altijd twee neutronen. Het is ongeveer 0,06 nanometer breed, oftewel 62 picometer. Dat is op dezelfde manier gemeten als bij het waterstofatoom in de verkenner: als twee keer de afstand waarop de elektronen zich het waarschijnlijkst bevinden. Een picometer is een biljoenste van een meter.

Grootte

Een atoom heeft geen vaste vorm of grootte. De elektronen vormen een wolk rond de kern zonder scherpe buitengrens, dus er zijn meerdere manieren om de grootte van een atoom te definiëren, en elke manier geeft een ander getal. Het getal hier komt uit berekeningen van waar de elektronen zich het waarschijnlijkst bevinden.

Volgens die maat bevinden de elektronen van helium zich het waarschijnlijkst op ongeveer 31 picometer van de kern, dus het atoom is ongeveer 62 picometer breed. Daarmee is helium kleiner dan waterstof, ook al heeft het twee keer zoveel elektronen. De kern van helium heeft twee protonen in plaats van één, en hun sterkere aantrekkingskracht trekt de elektronen dichterbij.

Scheikundigen meten ook hoe dicht twee afzonderlijke atomen elkaar kunnen naderen voordat ze elkaar wegduwen. Volgens die maat, de van der Waals-straal, is een heliumatoom ongeveer 280 picometer breed.

Groottevergelijkingen

Een waterstofatoom, volgens dezelfde maat 106 picometer breed, is ongeveer 1,7 keer zo breed als een heliumatoom.
Een heliumatoom is ongeveer 18.000 keer zo breed als zijn kern, die ongeveer 3,4 femtometer breed is. Een femtometer is een miljoenste van een nanometer.
Als een heliumatoom werd vergroot tot de lengte van een American-footballveld, dat inclusief de eindzones 110 meter lang is, zou de kern ongeveer 6 millimeter breed zijn.
Ongeveer 1,3–1,6 miljoen heliumatomen, naast elkaar, zouden de breedte van een mensenhaar beslaan.
Ongeveer 60 golflengten van gammastraling van 1 picometer, achter elkaar gelegd, zouden de breedte van een heliumatoom beslaan.

Ontdekt in de Zon

Helium werd in de Zon gevonden voordat het op aarde werd gevonden. Elk element geeft licht af in een patroon van scherpe gekleurde lijnen. Dat patroon heet het spectrum en werkt als een vingerafdruk. In 1868 zagen de astronomen Pierre Janssen en Joseph Norman Lockyer elk afzonderlijk een gele lijn in het spectrum van de Zon die bij geen enkel bekend element paste. Lockyer noemde het nieuwe element naar Helios, het Griekse woord voor de zon.

In 1895 vond de scheikundige William Ramsay helium op aarde, in gas dat vrijkwam toen een uraniummineraal in zuur werd opgelost. De Zweedse scheikundigen Per Teodor Cleve en Nils Abraham Langlet, die in Uppsala werkten, vonden het hetzelfde jaar ook, onafhankelijk van Ramsay.

Waar helium vandaan komt

Helium is na waterstof het op een na meest voorkomende element in het heelal en vormt ongeveer een kwart van de massa van de Zon. Op aarde ontstaat het wanneer uranium en thorium vervallen. Deze elementen schieten alfadeeltjes uit, en elk alfadeeltje is een heliumkern. Zodra zo'n kern twee elektronen opvangt, ontstaat er een heliumatoom.

Een deel van dit helium blijft onder de grond vastzitten en wordt gewonnen uit aardgas, dat tot 7% helium kan bevatten. Helium dat in de lucht terechtkomt, is licht genoeg om de Aarde helemaal te verlaten en de ruimte in te drijven. Vloeibaar helium kookt bij −269 graden Celsius, het laagste kookpunt van alle stoffen, en daarom wordt het gebruikt om de magneten in de meeste MRI-scanners in ziekenhuizen te koelen.