ヘリウム Helium

ヘリウムは水素に次いで2番目に軽い元素で、すべての元素の中で沸点が最も低く液化が最も難しい。常温では無色無臭の不活性気体で、化学的性質はきわめて安定している。最大の高付加価値用途は極低温冷却である。液体ヘリウムは沸点が絶対零度近くにあり、病院のMRI装置の超電導磁石、粒子加速器、量子計算実験、大型研究施設にとって唯一実用的な冷却剤であり、これなしにはこれらの装置は動作しない。深海潜水や飽和潜水では、ヘリウム・酸素混合気が窒素を置き換えて呼吸ガスとして使われ、窒素酔いを防ぎ減圧時間を短縮するため、海洋石油・ガスプラットフォームやサルベージ作業で広く用いられている。

溶接では、ヘリウムの不活性さと高い熱伝導率から、アルミニウム合金、ステンレス鋼、銅、マグネシウムのアーク溶接における保護ガスとして好まれ、半導体結晶成長や光ファイバー線引きの不活性雰囲気にも使われる。ヘリウム原子は小さく化学的に不活性なため、エアコン、冷蔵庫、ガスボンベ、航空機や宇宙機の溶接部の漏れ検出における最高水準のトレーサーガスでもある。日常生活では、ヘリウムはパーティー用風船、飛行船、膨張玩具に充填される。空気よりはるかに低い密度が浮力を生み、水素と違って燃えない。ヘリウムが好まれるのは、沸点が極めて低く化学的惰性が極めて強いため、極低温でも反応性の高い金属の周囲でも反応しないからである。

ヘリウムは閉殻の電子配置をもつ貴ガスで化学的性質はきわめて安定しており、安定な中性化合物をほとんど形成しない。そのため工業的・民生的な価値は、低密度、低沸点、化学的惰性といった単体気体そのものの物理的性質にほぼすべて由来する。知られているヘリウム化学種は、極低温・高圧下やマトリックス単離といった実験条件下でのみ現れ、たとえば仮想的な二フッ化ヘリウム型分子や包接化合物があるが、常温常圧では不安定で実用的な用途はない。市場で「ヘリウム化合物」と呼ばれるものは通常、ヘリウムを含む混合ガスやヘリウムを充填した製品を指し、厳密な意味での化合物ではない。