How big is Heliumatom?

En heliumatom har två elektroner kring en kärna av två protoner och, nästan alltid, två neutroner. Mätt på samma sätt som väteatomen i utforskaren, alltså som två gånger det avstånd där elektronerna med störst sannolikhet finns, är heliumatomen cirka 0,06 nanometer i diameter, eller 62 picometer. En picometer är en biljondel av en meter.

Storlek

En atom har ingen fast form eller storlek. Elektronerna i en atom bildar ett moln kring kärnan utan skarp yttre gräns, så det finns flera sätt att definiera en atoms storlek, och varje sätt ger ett eget tal. Siffran här kommer från beräkningar av var elektronerna med störst sannolikhet finns.

Enligt det måttet finns heliumets elektroner med störst sannolikhet cirka 31 picometer från kärnan, så atomen är cirka 62 picometer i diameter. Det gör att en heliumatom blir mindre än en väteatom, trots att den har dubbelt så många elektroner. Heliumkärnan har två protoner i stället för en, och den starkare dragningskraften drar elektronerna närmare.

Kemister mäter också hur nära två separata atomer kan komma varandra innan de stöter bort varandra. Det måttet, van der Waals-radien, ger en heliumatom på cirka 280 picometer i diameter.

Storleksjämförelser

En väteatom, 106 picometer i diameter enligt samma mått, är ungefär 1,7 gånger så bred som en heliumatom.
En heliumatom är ungefär 18 000 gånger så bred som sin kärna, som är cirka 3,4 femtometer i diameter. En femtometer är en miljondel av en nanometer.
Om en heliumatom förstorades till längden av en amerikansk fotbollsplan, 110 meter inklusive målzonerna, skulle heliumatomens kärna vara cirka 6 millimeter i diameter.
Cirka 1,3–1,6 miljoner heliumatomer, sida vid sida, skulle spänna över bredden av ett människohår.
Cirka 60 våglängder av gammastrålning, vardera 1 picometer långa, lagda ände mot ände, skulle spänna över en heliumatom.

Upptäckt i solen

Helium upptäcktes i solen innan det hittades på jorden. Varje grundämne sänder ut ljus i ett mönster av skarpa färgade linjer, som kallas grundämnets spektrum och fungerar som ett fingeravtryck. År 1868 såg astronomerna Pierre Janssen och Joseph Norman Lockyer var för sig en gul linje i solens spektrum som inte stämde med något känt grundämne. Lockyer döpte det nya grundämnet efter Helios, det grekiska ordet för solen.

År 1895 hittade kemisten William Ramsay helium på jorden, i gas som frigjordes när ett uranmineral löstes i syra. De svenska kemisterna Per Teodor Cleve och Nils Abraham Langlet, som arbetade i Uppsala, hittade det oberoende av Ramsay samma år.

Var helium kommer ifrån

Helium är det näst vanligaste grundämnet i universum, efter väte, och utgör cirka en fjärdedel av solens massa. På jorden bildas det när uran och torium sönderfaller. Dessa grundämnen skjuter ut alfapartiklar, som var och en är en heliumkärna. När en sådan kärna har tagit upp två elektroner blir den en heliumatom.

En del av detta helium blir kvar fångat under jord, och det utvinns ur naturgas, som kan innehålla upp till 7 % helium. Helium som släpps ut i luften är så lätt att det lämnar jorden helt och hållet och driver ut i rymden. Flytande helium kokar vid −269 grader Celsius, den lägsta kokpunkten hos något ämne, och därför används det för att kyla magneterna i de flesta magnetkameror på sjukhus.