How big is Атом гелію?

Атом гелію має два електрони навколо ядра з двох протонів і, майже завжди, двох нейтронів. Його розмір вимірюють так само, як розмір атома водню на цьому сайті: як подвоєну відстань, на якій найімовірніше перебувають електрони. За цією мірою атом гелію має в поперечнику близько 0,06 нанометра, або 62 пікометри. Пікометр — це трильйонна частка метра.

Розмір

Атом не має жорсткої форми чи розміру. Його електрони утворюють навколо ядра хмару без різкої зовнішньої межі, тому розмір атома можна визначити кількома способами, і кожен дає інше число. Наведене тут значення походить із розрахунків того, де електрони найімовірніше перебувають.

За цією мірою електрони гелію найімовірніше перебувають на відстані близько 31 пікометра від ядра, тож атом має в поперечнику близько 62 пікометрів. Через це атом гелію менший за атом водню, хоча електронів у нього вдвічі більше. Ядро гелію має два протони замість одного, і їхнє сильніше притягання підтягує електрони ближче.

Хіміки також вимірюють, наскільки близько можуть підійти один до одного два окремі атоми, перш ніж відштовхнуться. За цією мірою, яку називають радіусом Ван дер Ваальса, атом гелію має в поперечнику близько 280 пікометрів.

Порівняння розмірів

Атом водню, який за тією самою мірою має в поперечнику 106 пікометрів, приблизно в 1,7 раза ширший за атом гелію.
Атом гелію приблизно в 18 000 разів ширший за ядро цього атома, яке має в поперечнику близько 3,4 фемтометра. Фемтометр — це мільйонна частка нанометра.
Якби атом гелію збільшили до довжини поля для американського футболу, яка разом із кінцевими зонами становить 110 метрів, ядро цього атома мало б у поперечнику близько 6 міліметрів.
Приблизно 1,3–1,6 мільйона атомів гелію, розташовані бік о бік, умістилися б упоперек людської волосини.
Приблизно 60 довжин хвиль гамма-випромінювання по 1 пікометру, викладені в ряд встик, дорівнювали б за довжиною атому гелію.

Відкритий на Сонці

Гелій знайшли на Сонці раніше, ніж на Землі. Кожен елемент випромінює світло з характерним малюнком чітких кольорових ліній, який називають спектром елемента і який подібний до відбитка пальця. У 1868 році астрономи П’єр Жансен і Джозеф Норман Локьєр кожен окремо побачили в спектрі Сонця жовту лінію, що не збігалася з жодним відомим елементом. Локьєр назвав новий елемент від «геліос» — грецького слова на позначення Сонця.

У 1895 році хімік Вільям Рамзай знайшов гелій на Землі — у газі, що виділився, коли урановий мінерал розчинили в кислоті. Того самого року гелій незалежно знайшли шведські хіміки Пер Теодор Клеве та Нільс Абрахам Ланглет, які працювали в Уппсалі.

Звідки береться гелій

Гелій — другий за поширеністю елемент у Всесвіті після водню і становить близько чверті маси Сонця. На Землі він утворюється під час розпаду урану й торію. Ці елементи випромінюють альфа-частинки, кожна з яких є ядром гелію. Коли таке ядро приєднує два електрони, воно стає атомом гелію.

Частина цього гелію лишається в пастці під землею, і його добувають із природного газу, який може містити до 7% гелію. Гелій, що вивільняється в повітря, достатньо легкий, щоб узагалі покинути Землю й полетіти в космос. Рідкий гелій кипить за −269 градусів Цельсія, що є найнижчою температурою кипіння серед усіх речовин, тому рідкий гелій використовують для охолодження магнітів у більшості лікарняних магнітно-резонансних томографів.