NMR- Daten
| Isotop | 3He | Natürliche Häufigkeit (%) | 1.37*10-4 |
| Spin | 1/2 | Magnetisches Moment μ/μN | -3.685154336 |
| Magnetogyrisches Verhältnis γ/107rad s-1T-1 |
-20.3801587 | Frequencerhältnis Ξ/% | 76.179437 |
| Standard | He | Probenbedingungen | Gas |
| Empfindlichkeit relativ zu 1H | 6.06*10-7 | Empfindlichkeit relativ zu 13C | 3.56*10-3 |
| Larmor Frequenzen (MHZ) vs. Bruker Feldstärken (Tesla) | ||||
|---|---|---|---|---|
| Feldstärke | 7.04925 | 9.39798 | 11.7467 | 14.0954 |
| Larmorfrequenz | 228.636 | 304.815 | 380.994 | 457.173 |
| Feldstärke | 16.4442 | 17.6185 | 18.7929 | 19.9673 |
| Larmorfrequenz | 533.352 | 571.441 | 609.531 | 647.620 |
| Feldstärke | 21.1416 | 22.3160 | 23.4904 | |
| Larmorfrequenz | 685.710 | 723.799 | 761.889 | |
Da es keine Heliumverbindungen gibt, dient die 3He- NMR hauptsächlich zur Untersuchung von Absorptionsprozesse als auch von Heliumatomen innerhalb von Fullerenen (Beispiele). So liegt die chemische Verschiebung von Helium in C70 bei -28,8ppm (Quelle: Guan-Wu Wang, Xin-Hao Zhang, Huan Zhan, Qing-Xiang Guo and Yun-Dong Wu; J. Org. Chem., 2003, 68 (17), pp 6732–6738 und dortige Quellen)
Historisches
Entdeckt wurde Helium von Sir William Ramsey, Nils Langet und P.T.Cleve im Jahr 1895. Sie identifizierten das Edelgas als das Element, was beim Auflösen uranhaltiger Mineralien (Cleveit) in Säuren entweicht. Dieses Verhalten wurde schon von dem amerikanische Mineralogen und Chemiker William Francis Hillebrand beobachtet, auch er hatte ein neues Element vermutet, erntete aber nur Hohn und Spott.
Der Name Helium kommt aus dem griechischen und steht für helios – die Sonne. Helium wurde schon 30 Jahre vor seiner Entdeckung im Jahre 1895 durch die Astronomen P.J.C. Janssen und J.N. Lockyer unabhängig voneinander im Spektrum der Sonne nachgewiesen und als Element charakterisiert. Von ihnen bekam es auch den Namen Helium. Und sogar schon 1785 konnte H. Cavendish unbewusst den Edelgasanteil der Luft isolieren, der überwiegend Helium enthält.
Vorkommen
Helium findet man im Erdgas und mit 0,000524 Vol% in der Luft. Auch ist es als Zerfallsprodukt in den Mineralien radioaktiver Elemente enthalten.
Darstellung
Helium wird technisch vor allem aus den amerikanischen Erdgasen (Anteil etwa 1-8% Helium) durch Druckwaschung mit Wasser und Kalkmilch zur Entfernung des Kohlendioxides und anschließender stufenweiser Abkühlung auf -205°C mit 99% Reinheit als verbleibendes Gas gewonnen.
Verwendung
Helium wird als Kühlmittel für supraleitende Magneten eingesetzt. Da es nicht brennbar ist, eignet es sich auch als Füllgas für Luftschiffe. Aber auch als Ersatz von Stickstoff in der Atemluft von Tauchern findet Helium Anwendung, da sich so der Taucherkrankheit entgegenwirken lässt.
Allgemeine Daten
| Ordnungszahl: 2 | rel. Atommasse: 4,0026 | Oxydationszahl: — |
| Elekronenkonfiguration: 1s2 |
reagiert nicht mit Luft reagiert nicht mit Wasser |
1.Ionisierungsenergie: 2374 kJ/mol |
| Elektronenaffinität: 21 kJ/mol | Elektronegativität: — | Atomradius (quantenchemischer Wert für das freie Atom) in 10-10m: 0,49 |
| kovalenter Radius: — | Ionenradius: — | elektr. Leitfähigkeit: — |
| Kristallstruktur: hexagonal | Schmelzpunkt: 0,95K | Siedepunkt: 4,213K |
| Dichte: 0,1787 g*cm-3 am Fp | Spez. Wärmekapazität:5,193 Jg-1K-1 |
weitere Eigenschaften
Helium besitzt eine Reihe interessanter Eigenschaften. So ist Helium das einzigste Element, welches nicht bei Atmosphärendruck ausgefroren werden kann. Dies gelingt erst bei einem Druck von 25,5bar. Bei der Verflüssigung von Helium erhält man das sogenannte Helium I. Kühlt man nun das Helium I bei Atmosphärendruck auf 2,18 Kelvin ab (Lambda- Punkt), so erhält man Helium II. Die Eigenschaften von diesem Helium II sind so aussergewöhnlich, das man diesen Zustand auch als superfluiden Aggregatzustand bezeichnet. Im Zustand der Superfluidität besitzt Helium II eine um 3 Zehnerpotenzen kleiner Viskosität als gasförmiger Wasserstoff. Die Wärmeleitfähigkeit übertrifft die von Kupfer bei Raumtemperatur ebenfalls um 3 Zehnerpotenzen. Durch enge Kapillaren, d.h. Kapillaren mit einem Durchmesser kleiner 1/100’stel Millimeter, fliesst superfluides Helium ohne Reibung hindurch!
