Helyum, en hafif gazlardan biri ve soy gaz ailesinin bir üyesi. Çoğunlukla sesi inceltmesiyle ya da uçan balonlarda kullanılması ile biliniyor. Ancak helyum, kimya endüstrisi başta olmak üzere birçok alanda kullanılıyor.

Dünya’da değil, Güneş’te bulundu

Pierre Janssen

Aynı yıl İngiliz gökbilimci Norman Lockyer de, Londra’daki Güneş gözlemleri sırasında helyumu keşfeden başka bir isimdi. İki bilim insanı da birbirinden bağımsız olarak helyumu buldu. Ancak Lockyer, bu çizgiye Yunan güneş tanrısı “Helios”un adından esinlenerek “helyum” adını verdi.

Helyum ilk kez keşfedildiğinde sadece güneşte bulunan bir element olduğu düşünülüyordu. “Soy gaz avcısı” olarak bilinen İskoç kimyager William Ramsay, 1895 yılında helyumun uranyum filizi (kleveyit) çevresindeki gazlar içinde bulunan bir gaz olduğunu tespit etti. Böylece helyumun Dünya’da da bulunan bir element olduğu anlaşılmış oldu. Ayrıca asal gazların kâşifi Ramsay, helyum dışında neon, argon, kripton, ksenon ve radon gazlarını da keşfetti.

Onu sıvı ve katı halde görmek çok zor

Norman Lockyer

Helyum, hidrojenden sonra en hafif gaz. Renksiz ve kokusuz olmasıyla birlikte, soy gaz olduğu için tepkimeye girmiyor ve bu nedenle eylemsiz. Soy gazlar son yörüngelerinde maksimum sayıda elektron bulundurur. Atom numarası 2 olan helyum da, bu kurala uyan bir soy gaz.

Helyum oda sıcaklığında gaz halde bulunuyor. Erime noktası -272,05 °C ve kaynama noktası -268,785 °C olduğu için, onu doğal koşullarda gaz dışında başka hallerde görmek imkansız. Sadece laboratuvar koşullarında katı ve sıvı halinde görülebilen helyumun ihtiyaç duyduğu koşulları laboratuvar ortamında bile sağlamak oldukça zor.

Evrende çok fazla helyum var ama yine de pahalı

Geçmişte uçan balonlarda ve zeplinlerde hidrojen kullanılıyordu. Ancak hidrojen yanıcıydı ve bu nedenle güvenli değildi. 0,1785 olan yoğunluğu ile havadan daha hafif olan helyum ise kararlı bir element olduğundan diğer elementlerle bileşik yapıyor ve oksijen ile tepkimeye girmiyordu. Bu nedenle yanma tepkimelerinde yer almıyordu.

Yanıcı olmaması uçan balonlarda kullanılabilmesini sağladı. Ancak pahalı olduğu için yeterince kullanılamadı. Aslında helyum evrende hidrojenden sonra en çok bulunan element. Ancak sıvı havanın ayrımsal damıtılmasıyla elde edilemiyor. Bunun sebebi, atmosferdeki diğer birçok gazın aksine helyumun Joul-Thompson katsayısı pozitif değil. Bu da onun sıkıştırılarak sıvılaştırılmasını engelliyor ve de havadan elde edilmesini imkânsız hale getiriyor. Bu nedenle de pahalı.

Ancak dalgıç tüpleri %80 He ve %20 O2’den oluşuyor. Sıvı hava yerine helyumla karıştırılmış oksijen kullanılmasının sebebi vurgun olaylarını önlemek. Helyumun Joule-Thompson katsayısı negatif olduğundan yüksek basınçta sıvılaşmıyor ve dalgıçlar yukarı doğru çıkarırken yüksek basınçtan düşük basınca hızlı geçişte oluşan çözünürlük farkından dolayı kanda baloncuklar oluşturup felce neden olmuyor. Helyum sıvı roket yakıtlarının basınç altında tutulmasında da kullanılıyor.

Helyum insan sesini neden inceltiyor?

Ses, helyum içinde daha hızlı hareket eder. Bunun nedeni, gazlar içindeki ses hızının, gazın yoğunluğunun karekökü ile ters orantılı olmasıdır. Helyumun yoğunluğu havanın yoğunluğundan daha düşük olduğu için, helyum içindeki sesin hızı havadakine göre birkaç kat daha fazladır. Ses tellerini hava yerine helyumun titreşmesi ve sesin helyum içinde daha hızlı ilerlemesi nedeniyle, insan sesi tiz şekilde çıkar. Alınan helyum, dışarı verildikten sonra bu ses incelmesi etkisini kaybeder.

Helyumun keşfinin 149. yıl dönümü yazısı ilk önce Herkese Bilim Teknoloji üzerinde ortaya çıktı.