<page> <title>Hélium</title> <id>1661071</id> <revision> <id>31586471</id> <timestamp>2008-07-15T03:41:19Z</timestamp> <contributor> <username>TXiKiBoT</username> <id>195090</id> </contributor> <minor /> <comment>robot Ajoute: [[jv:Helium]]</comment> <text xml:space="preserve">{{voir homonymes|Helium (homonymie)}} {{Élément/Hélium}} [[Image:HeTube.jpg|right|thumb|250px|Un ''néon'' fonctionnant à l'hélium]] L''''hélium''' est un [[élément chimique]] monoatomique incolore, inodore, insipide, non toxique et pratiquement inerte. De [[Liste des éléments par symbole|symbole]] ''He'' et de [[numéro atomique]] 2, il initie la série des [[gaz noble]]s dans le [[Tableau périodique des éléments|tableau périodique]]. Ses points d'[[Point d'ébullition|ébullition]] et de [[Point de fusion|fusion]] sont les plus bas parmi les éléments et il n'existe qu'en tant que [[gaz]], sauf dans des conditions extrêmes. Des conditions extrêmes sont également nécessaires pour créer les quelques composés de l'hélium qui sont tous instables dans des conditions normales de température et de pression. L'hélium a deux [[isotope]]s stables, le plus abondant est l'hélium 4 et le plus rare est l'[[hélium 3]]. <br> Le comportement des deux variétés hélium&nbsp;I et hélium&nbsp;II de l'hélium 4 liquide sont importantes pour les chercheurs qui étudient les [[Mécanique quantique|mécaniques quantiques]], en particulier le phénomène de [[superfluidité]], état que l'hélium atteint au [[point lambda]] de 2,1768&nbsp;K, vers −271°C (à −270,9732°C exactement) et ceux qui étudient les effets des températures proches du [[zéro absolu]] sur d'autres substances (telle que la [[supraconductivité]]). L'hélium est après l'[[hydrogène]] le deuxième élément le plus abondant de l'Univers, et le plus léger gaz ''noble'' du tableau périodique. Dans l'univers actuel, pratiquement tout l'hélium qui est produit, est le résultat de la [[fusion nucléaire]] de l'hydrogène dans les [[étoile]]s. Sur [[Terre]], il est créé par la désintégration [[Radioactivité|radioactive]] d'éléments plus lourds : les [[Particule alpha|particules alpha]] sont des noyaux d'hélium produits par la désintégration de l'[[uranium]] ainsi que du [[thorium]] et de leurs éléments fils. Après sa création, une partie est emprisonnée avec le [[gaz naturel]] dans des concentrations allant jusqu'à 7&nbsp;% par volume. Il est extrait du gaz naturel par un procédé de séparation à basse [[température]] appelé [[distillation fractionnée]]. ==Utilisation== L'hélium est utilisé : * à la pressurisation des réservoirs cryogéniques. * à l'état liquide en [[cryogénie]], notamment pour refroidir les aimants supraconducteurs utilisés par exemple en [[Imagerie par résonance magnétique|IRM]]. * en combinaison avec l'[[oxygène]] pour former l'[[héliox]], gaz utilisé pour la [[plongée sous-marine]] à grande profondeur. * ce même mélange est utilisé en médecine pour soulager les victimes de difficultés respiratoires, l'hélium pénétrant plus facilement que l'azote dans les voies respiratoires rétrécies. * en chirurgie, des faisceaux d'hélium ionisés issus d'un [[synchrocyclotron]] sont utilisés pour traiter des [[tumeur oculaire|tumeurs oculaires]]<ref>[http://mendeleiev.cyberscol.qc.ca/carrefour/rescol99/alb1-cartographie.html Cartographie - Hélium<!-- Titre généré automatiquement -->]</ref>. * dans la [[datation radioactive]]. * dans la détection des fuites dans de multiples applications dont aussi des canalisations. * comme gaz de [[sustentation]] pour le gonflage des ballons de baudruche de surveillance [[Météorologie|météorologique]] et des [[dirigeable]]s. * comme gaz vecteur pour la [[chromatographie en phase gazeuse]]. * comme gaz de protection pour divers usages industriels (tels que la soudure à l'arc et la croissance des tranches de [[silicium]]). * en association avec le néon dans les lasers He-Ne (qui émettent à 632,8 nm). * avec des produits alimentaires (additif alimentaire autorisé sous la référence [[E939]]) pour permettre une vérification de l'étanchéité de l'emballage. --> [[Liste des additifs alimentaires]] ===Utilisation thérapeutique=== L'hélium est administré dans des mélanges contenant un minimum de 20% d'[[oxygène]], à des patients aux prises avec une obstruction des voies respiratoires supérieures ou inférieures. La faible viscosité de l'hélium permet de diminuer le travail respiratoire. ===Dangers reliés à l'inhalation=== L'[[wikt:inhalation|inhalation]] d'un faible volume d'hélium modifie temporairement la voix qui devient plus aigüe car les [[corde vocale|cordes vocales]] vibrent plus rapidement en présence de ce gaz, à cause de la faible densité relative de l'hélium par rapport à l'air. Cette pratique est inoffensive à petites doses, l'hélium étant un gaz inerte. En revanche, une inhalation en plus grande quantité en une seule fois, produirait une légère [[asphyxie]], conduisant à une courte mais dangereuse perte de conscience. On dénombre également certains cas d'[[embolies]] cérébrales ou de sérieux problèmes pulmonaires chez les personnes ayant inhalé de l'hélium sous pression (dans une bonbonne). On constate également une altération des cordes vocales sur une courte durée après inhalation. == Obtention de l'hélium == Actuellement, il est impossible de fabriquer de l'[[hélium]]. Les seuls moyens pour s'en procurer sont de le chercher dans les [[gisement]]s sous-terrains de gaz naturel, au [[Texas]] par exemple ; ou par distillation fractionnée de l'air, dans laquelle l'hélium apparait comme le dernier gaz. Le prix est vraiment très élevé (environ 100 €/m{{3}} chez [[Air liquide]]) ce qui fait que certaines personnes utilisent plutôt le [[dihydrogène]] (molécule formée de deux atomes d'[[hydrogène]]) qui peut s'obtenir après [[électrolyse]] de l'eau, ce qui fait un coût très bas mais qui présente le principal inconvénient (sur l'hélium) d'être très inflammable ! === Phases gazeuses et plasma === L'hélium est un gaz incolore, inodore, et non toxique. C'est le moins réactif des éléments du groupe&nbsp;18 (les gaz nobles) du tableau périodique et de ce fait virtuellement inerte. Dans des conditions standard de température et de pression, l'hélium se comporte pratiquement comme un gaz idéal. Virtuellement, l'hélium est monoatomique dans toutes les conditions. Sa conductivité thermique est supérieure à tous les gaz, hydrogène excepté, et sa chaleur spécifique est exceptionnellement élevée. L'hélium est aussi le gaz le moins hydrosoluble de tous les gaz connus et sa vitesse de diffusion à travers les solides est trois fois supérieure à celle de l'air et d'environ 65&nbsp;% à celle de l'hydrogène. L'indice de réfraction de l'hélium est plus proche de l'unité que celui de n'importe quel autre gaz. Le coefficient [[Effet Joule-Thomson|Joule-Thomson]] de ce gaz est négatif à température ambiante, ce qui signifie un réchauffement lorsqu'il peut s'étendre librement. Il ne se refroidit uniquement lorsqu'il peut s'étendre librement quand sa température d'inversion de [[Effet Joule-Thomson|Joule-Thomson]] (environ 40&nbsp;[[Kelvin|K]] soit −233[[Degré Celsius|°C]] ; à une pression de 1&nbsp;[[Atmosphère (unité)|atm]]). Une fois refroidi en dessous de cette température, l'hélium peut être liquéfié par le refroidissement dû à son expansion. L'hélium est chimiquement non réactif dans toutes les conditions normales, en raison de sa valence égale à 0. Il est isolant électrique sauf lorsqu'il est ionisé. Comme les autres gaz nobles, l'hélium a des niveaux d'énergie métastables qui lui permettent de rester ionisé dans une décharge électrique dont la tension est inférieure à son potentiel d'ionisation. L'hélium peut former des composés instables avec le tungstène, l'iode, le fluor, le soufre et le phosphore quand il est sujet à une décharge électroluminescente par un bombardement d'électrons, ou forme alors un plasma. He[[néon|Ne]], [[mercure (chimie)|Hg]]He{{sub|10}}, [[Tungstène|W]]He{{sub|2}} et les ions moléculaires He{{ind|2}}{{exp|+}}, He{{ind|2}}{{exp|++}}, HeH{{exp|+}}, He[[deutérium|D]]{{exp|+}} ont été créés de cette manière. Cette technique a aussi permis la production de la molécule neutre He{{ind|2}}, qui possède un plus grand nombre de systèmes de bandes, et HgHe, dont la cohésion ne semble reposer que sur des forces de [[polarisation]]. Théoriquement, d'autres composants comme le fluorohydrure d'hélium (HHe[[fluor|F]]) sont également possibles. === Phases liquides et solides === L'hélium ne se solidifie que sous l'effet de fortes pressions. Le solide pratiquement invisible et incolore qui en résulte est fortement compressible ; une compression en laboratoire peut réduire son volume de plus de 30&nbsp;%. Avec un [[module d'élasticité]] cubique de l'ordre de 50×10{{exp|6}}&nbsp;Pa, il est 50 fois plus compressible que l'eau. À l'inverse des autres éléments, l'hélium ne se solidifie pas et reste liquide jusqu'au zéro absolu, dans des conditions normales de pression. L'[[hélium solide]] nécessite une pression minimale d'environ 26&nbsp;atm. Il est souvent assez difficile de distinguer l'[[hélium solide]] de l'hélium liquide, leurs indices de réfraction étant presque identiques. Le solide a une chaleur latente (chaleur de fusion) élevée et une structure cristalline hexagonale, comme celle de l'eau. ==== États liquides de l'hélium ==== [[Image:helium-II-creep.svg|thumb|right|200px| L'hélium II s'étend le long de toutes les surfaces en contact avec le liquide libre. Ce qui donne une sorte de "système des vases communicants" permanent. Les niveaux de l'Hélium II dans une enceinte s'égalisent en permanence ! <br> Si le récipient externe n'était pas scellé, l'Hélium II superfluide s'échapperait même si l'ouverture était à son sommet, car "mouillé" par le film du liquide superfluide.]] En dessous de son point d'[[ébullition]] de 4,216&nbsp;K et au-dessus du [[Superfluide|point lambda]] de 2,1768&nbsp;K, l'isotope <sup>4</sup>He existe dans un état liquide normal incolore, appelé hélium&nbsp;[[1 (nombre)|I]]. À l'instar d'autres liquides cryogéniques, l'hélium&nbsp;I entre en ébullition lorsqu'il est chauffé. Il se contracte également lorsque la température est abaissée jusqu'à ce qu'il atteigne le point lambda, où il cesse de bouillir et se dilate soudainement ; (devenant de l'hélium&nbsp;II). Sa vitesse de dilatation décroît en dessous du point lambda jusqu'à ce qu'une température d'environ 1 K soit atteinte ; à ce moment, l'hélium&nbsp;II cesse complètement de se dilater et recommence à se contracter. L'[[indice de réfraction]] de l'hélium&nbsp;I de 1,026 est similaire à celui des autres gaz, ce qui rend sa surface si difficile à percevoir qu'une fine couche de [[Styromousse]] est souvent utilisée pour la mettre en évidence. L'hélium I, liquide incolore, est faiblement visqueux et sa densité correspond à 1/8{{e}} de celle de l'eau, soit 1/4 seulement de la valeur prévue par la physique classique. La [[mécanique quantique]] est nécessaire pour expliquer cette propriété, et de ce fait, les différents types d'hélium liquide sont appelés fluides quantiques, ce qui signifie qu'ils montrent leurs propriétés atomiques à une échelle macroscopique. Ceci est probablement dû au point d'ébullition si proche du [[zéro absolu]] qui empêche le mouvement moléculaire aléatoire (dû à la chaleur) de masquer les propriétés atomiques. ==Histoire== {{Wiktionnaire|hélium|hélium}} {{Commons|Helium|Hélium}} L'existence de l'hélium (du grec ἥλιος, ''hélios'' : [[Soleil]]) a été mise en évidence pour la première fois par [[Jules Janssen]], un [[Astronomie|astronome]] [[France|français]], dans la couronne [[Soleil|solaire]] lors de l'[[Éclipse solaire|éclipse]] du [[18 août]] [[1868]] et simultanément par l'astronome britannique sir [[Joseph Norman Lockyer]], par une raie jaune inconnue dans le spectre. Le nom « hélium » fut proposé, peu de temps après, par ce dernier et le chimiste sir [[Edward Frankland]], en référence au symbole grec du Soleil, [[Hélios]]<ref>André Brahic, ''[[Référence:Planètes et satellites (André Brahic)|Planètes et satellites]]'', page 17.</ref>. Sa présence sur la Terre a été décelée en [[1895]] par [[Lord Rayleigh]] et sir [[William Ramsay]], chimiste. Depuis lors, de grandes réserves d'hélium ont été trouvées dans les champs de gaz naturel des [[États-Unis]], en faisant les plus grands fournisseurs de ce gaz au monde. En 1960, ils décidaient de constituer une réserve qui a atteint en 1995 le volume d'un milliard de [[mètre cube|m<sup>3</sup>]]. Soit environ {{formatnum:180000}} [[tonne]]s de gaz. L’''Helium Privatization Act'' de 1996 autorisait d'entamer cette réserve à partir de 2005. Néanmoins, fin 2006, le monde scientifique et industriel semble en état de pénurie effective d'hélium ce qui en fait une matière première stratégique. <!-- Suggestion de présentation des annexes. Aide : http://fr.wikipedia.org/wiki/Aide:Notes et références --> == Notes et références de l'article == <references/> == Voir aussi == === Articles connexes === * [[superfluide]] * [[Effet fontaine]] * [[cryogénie]] === Liens et documents externes === {{ElementsChimiques}} {{portail chimie}} {{Lien AdQ|ar}} {{Lien AdQ|de}} {{Lien AdQ|en}} [[Catégorie:Élément chimique|Helium]] [[Catégorie:Gaz noble|Helium]] [[Catégorie:Théorie de la plongée|Helium]] {{Lien AdQ|eu}} {{Lien AdQ|lmo}} [[af:Helium]] [[ar:هيليوم]] [[ast:Heliu (elementu)]] [[be:Гелій]] [[be-x-old:Гелій]] [[bg:Хелий]] [[bn:হিলিয়াম]] [[br:Heliom]] [[bs:Helijum]] [[ca:Heli]] [[co:Eliu]] [[cs:Helium]] [[cv:Гели]] [[cy:Heliwm]] [[da:Helium]] [[de:Helium]] [[el:Ήλιο]] [[en:Helium]] [[eo:Heliumo]] [[es:Helio]] [[et:Heelium]] [[eu:Helio]] [[fa:هلیم]] [[fi:Helium]] [[fo:Helium]] [[fur:Eli]] [[ga:Héiliam]] [[gd:He]] [[gl:Helio]] [[gu:હીલિયમ]] [[gv:Hailium]] [[he:הליו×]] [[hi:हीलियम]] [[hr:Helij]] [[hsb:Helium]] [[ht:Elyòm]] [[hu:Hélium]] [[hy:Õ€Õ¥Õ¬Õ«Õ¸Ö‚Õ´]] [[id:Helium]] [[io:Helio]] [[is:HelÃn]] [[it:Elio]] [[ja:ヘリウム]] [[jbo:solnavni]] [[jv:Helium]] [[ka:ჰელიუმი]] [[ko:헬륨]] [[ksh:Helium]] [[ku:Hêlyûm]] [[la:Helium]] [[lb:Helium]] [[li:Helium]] [[lmo:Eli]] [[ln:Eliyúmu]] [[lt:Helis]] [[lv:HÄ“lijs]] [[mi:HaumÄmÄ]] [[mk:Хелиум]] [[ml:ഹീലിയം]] [[mr:हेलियम]] [[ms:Helium]] [[nah:TÅnatiuyoh]] [[nds:Helium]] [[nl:Helium]] [[nn:Helium]] [[no:Helium]] [[nov:Helium]] [[oc:Èli]] [[pl:Hel]] [[pt:Hélio]] [[qu:Ilyu]] [[ro:Heliu]] [[ru:Гелий]] [[sa:हीलियम]] [[sh:Helij]] [[simple:Helium]] [[sk:Hélium]] [[sl:Helij]] [[sr:Хелијум]] [[su:Hélium]] [[sv:Helium]] [[sw:Heli]] [[ta:ஹீலியமà¯]] [[tg:Гелий]] [[th:ฮีเลียม]] [[tr:Helyum]] [[uk:Гелій]] [[uz:Geliy]] [[vi:Heli]] [[vls:Helium]] [[zh:æ°¦]] [[zh-classical:æ°¦]] [[zh-min-nan:He (goân-sò͘)]] [[zh-yue:æ°¦]]</text> </revision> </page>