헬륨(Helium)원소의 특성, 추출, 역사, 용도

헬륨 원소기호

헬륨의 특성

원소기호: He

원자번호: 2

밀도: 0.1786g/L

원자량: 4.002602

녹는점: -272.20℃

끓는점: -268.93℃

헬륨 원자 구조

헬륨은 다른 원소와 반응하여 화합물을 형성하지 않는 비활성 기체이며 무색, 무취, 무독성의 기체입니다.

헬륨은 두 개의 양성자와 두 개의 중성자로 이루어집니다.

헬륨은 우주에서 수소 다음으로 많지만 지구상에는 많이 존재하지 않습니다. 수소처럼 너무 가벼워서 하늘로 날아가기 때문이죠. 우주에는 수소가 73%, 헬륨이 25%, 그 외 미량 원소가 2% 존재한다고 합니다.

 

헬륨의 추출 방법

지구에서 헬륨을 얻을 수 있는 곳은 천연가스로부터 얻을 수 있습니다.

최근 헬륨가스 공급량이 줄어서 여러 나라가 어려움을 겪을 것이라고 합니다.

헬륨은 지구상에서 약 30년 후 고갈될 것입니다.

그렇기 때문에 헬륨을 사용하는 여러 분야에서 헬륨을 대체할 수 있는 다른 물질을 찾아야 할 것입니다.

 

 

헬륨의 역사

헬륨은 태양에도 존재합니다. 태양은 75%의 수소와 25%의 헬륨으로 구성됩니다.

태양은 수소와 헬륨이 융합되어 높은 온도와 빛이 발생하고 있습니다.

독일의 과학자 요제프 폰 프라운호퍼(Joseph von Fraunhofer)는 분광기(spectroscope)를 이용하여 태양 빛의 파장을 분석하던 중 프리즘으로 관측하던 것과는 다른 노란 선을 발견합니다. 이것은 어떤 물질이 빛을 흡수할 때 나타나는 현상입니다. 프라운호퍼는 이런 선이 무엇인지 알 수 없었습니다.

1868년 프랑스의 천문학자 피에르 쥘 세자르 장센(Pierre Jules Cesar Janssen)과 영국의 천문학자 조지프 노먼 록키어(Joseph Norman Lockyer)는 분광기에 나타난 스펙트럼의 노란선(587.6nm)의 존재가 태양의 다른 원소가 만들어내는 선이라는 것을 발견합니다.

고대 그리스어로 ‘헬리오스’(helios)라는 그리스신화의 태양신에서 이름을 따 ‘헬륨’이라고 이름이 지어졌습니다.

1895년 영국의 윌리엄 램지(William Ramsay) 와 스웨덴의 페르 T.클레베는 우라늄 광물인 클레베석에서 헬륨을 분리하였습니다.

 

 

헬륨의 용도

비행선

헬륨은 수소와 비슷하지만 폭발성이 없습니다.

초기 비행선은 가벼운 수소를 사용하였지만 폭발성의 위험으로 헬륨으로 대체되었습니다.

비행선

파티용 풍선

어린이들이 좋아하는 풍선은 놀이공원에서나 파티용품으로 많이 쓰입니다.

여러분들도 아시다시피 헬륨을 입으로 마시면 10초~20초 동안 사람의 목소리가 변합니다. (높은음으로 변합니다.) 그것은 헬륨이 공기보다 밀도가 낮기 때문에 공기보다 3배 속도가 빨라서 헬륨을 마시고 말을 하면 목소리가 변해서 나오는 겁니다. 헬륨은 우리 몸에 무해한 기체이지만 헬륨을 너무 많이 마시면 폐에서는 산소를 받아들이지 못하고 혈액 중 산소농도가 낮아져서 몸에 손상을 입을 수 있습니다.

파티용 풍선

잠수사 (스쿠버 다이빙)

혈액에 대한 용해도가 낮고 인체에 해가 없기 때문에 심해 잠수부가 사용하는 산소통의 질소 대체재로 쓰여 잠수병을 예방하는 용도로 사용됩니다.

잠수사

그 외에도 의료기구MRI, 반도체 생산, 액정디스플레이(LCD) 제작에도 쓰이며, 액화헬륨으로 초전도체를 냉각합니다.