「ヘリウム」の版間の差分

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|covalent radius=[[1 E-11 m|28]]
|Van der Waals radius=[[1 E-10 m|140]]
|magnetic ordering=[[反磁性]]<ref>{{PDF|[https://web-beta.archive.org/web/2014070317545020040324080747/http://www-d0.fnal.gov/hardware/cal/lvps_info/engineering/elementmagn.pdf Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds]}}(2004年3月24日時点の[[インターネット・アーカイブ|アーカイブ]]), in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press. </ref>
|electrical resistivity=
|electrical resistivity at 0=
 
* ヘリウムガス
** ヘリウムは[[水素]]の 92.64 % もの浮揚力があり、燃えないため、水素よりも安全なガスとして[[風船]]等の浮揚用ガスとして利用され、広告用バルーンや天体観測用気球、軍事用偵察気球などに使用されている。また、ヘリウム中では[[音速]]が空気中よりずっと速い(純粋ヘリウム中では約 1000 m/s)ため<ref group="注">共鳴の起こる波長([[喉頭腔]]の大きさに依存)を一定とすると、周波数はその媒質を伝わる波の速さに比例する。[[周波数#定義]]を参照。</ref>、ヘリウムを吸入してから発声すると、甲高い音色の奇妙な声が出る([[ドナルドダック#ドナルドダック効果|ドナルドダック効果]])。これに着目して、いわゆるパーティグッズとしても利用される。このような市販の「変声」用ガスには、酸欠等になるのを防ぐために酸素が 20 % ほど含まれているが、風船用ガスとの誤用による事故<ref name="nikkansports">[https://archive.is/20150208011029/http://www.asahi.com/and_M/interest/entertainment/Cpettp01502050009.html 12歳アイドル、テレ朝収録中に倒れ搬送]{{リンク切れ|date=2017(201542}}8日時点の[[archive.is|アーカイブ]]) [[日刊スポーツ]]芸能ニュース - [[朝日新聞]]デジタル&M 2015年2月5日</ref>や吸い過ぎによって嘔吐や意識を失う事故が度々発生<ref name="nikkansports"/><ref group="注">2015年1月には12歳の児童がテレビ番組の収録中にこのガスを一気に吸引したことによって意識不明となり、このようなケースでは日本で初めて「脳空気塞栓症」と診断された事故が起きている(後に回復した)。[[テレビ朝日#不祥事・事件・トラブル]]、[[児童労働#児童労働の例]]、[[3B juniorの星くず商事]]も参照されたい。</ref>しており、その大半は12歳以下の子供によるものである<ref>[https://archive.is/20150208011000/http://www.yomiuri.co.jp/national/20150206-OYT1T50115.html ヘリウム事故、注意呼びかけ…12歳以下に集中]{{リンク切れ|date=2017(201542}}8日時点の[[archive.is|アーカイブ]]) [[読売新聞]](YOMIURI ONLINE) 2015年2月6日</ref>。ヘリウムに薬理作用はないが、酸素を混合していないガスの吸引による自殺に使用された例も報告されている<ref>乗峯絵理、宮田勝文、石澤不二雄 ほか、[http://doi.org/10.3408/jafst.18.65 血中ヘリウムの分析] 日本法科学技術学会誌 Vol.18 (2013) No.1 p.65-70, {{DOI|10.3408/jafst.18.65}}</ref>。
 
* 低温工学
== 歴史 ==
=== 発見 ===
ヘリウム原子の存在を示す最初の証拠は、[[1868年]][[8月18日]]に[[太陽]]の[[彩層]]部分の光を{{仮リンク|発光分光分析|en|Emission spectrum}}した際に見つかった、波長587.49ナノメートルの黄色い輝線だった。これを発見したのは、[[インド]]の[[グントゥール]]で[[皆既日食]]を観察していた[[フランス]]人天文学者の[[ピエール・ジャンサン]]だった<ref name="frnch">{{cite journal|title = French astronomers in India during the 17th - 19th centuries |journal = Journal of the British Astronomical Association|volume =101|issue = 2|pages = 95–100|url = http://articles.adsabs.harvard.edu//full/1991JBAA..101...95K/0000100.000.html|author = Kochhar, R. K. |accessdate=2008-07-27|year=1991}}</ref>。彼は当初、この線は[[ナトリウム]]を示すと考えたが、同年[[10月20日]]に[[イギリス]]人天文学者[[ノーマン・ロッキャー]]がやはり太陽光を分析して黄線を観測し、ナトリウムの[[フラウンホーファー線]]記号 D{{sub|1}}や D{{sub|2}} に近かったことから、D{{sub|3}} と名づけた<ref name=enc>{{cite book |title= The Encyclopedia of the Chemical Elements |pages =256–268 |author = Clifford A. Hampel |location=New York |isbn = 0442155980 |year = 1968 |publisher =Van Nostrand Reinhold}}</ref>。ロッキャーは、この元素が太陽を構成する地球では知られていない元素だと結論づけ、彼とイギリスの化学者[[エドワード・フランクランド]]は、[[ギリシア語]]で太陽 ({{lang|el|ἥλιος}}) を意味する「'''ヘリウム'''」と名づけた<ref>[https://web.archive.org/web/20090921141210/http://balloonprofessional.co.uk/decoration_balloons/balloon-helium-gas/ Sir Norman Lockyer - discovery of the element that he named helium]"{{リンク切れ|date=2017(200949}}21日時点の[[インターネット・アーカイブ|アーカイブ]])" ''Balloon Professional Magazine'', 07 Aug 2009.</ref><ref>{{cite web| title=Helium|publisher = Oxford English Dictionary| year = 2008| url = http://dictionary.oed.com/cgi/entry/50104457?| accessdate = 2008-07-20}}</ref><ref>{{cite book|author=Thomson, W.|year=1872|publisher=Rep. Brit. Assoc. xcix|title=Frankland and Lockyer find the yellow prominences to give a very decided bright line not far from D, but hitherto not identified with any terrestrial flame. It seems to indicate a new substance, which they propose to call Helium}}</ref>。
 
[[ファイル:Helium spectrum.jpg|left|200px|thumb|ヘリウムの[[スペクトル]]]]
原子量を計測できる程度の量は、[[スウェーデン]][[ウプサラ]]市で[[ペール・テオドール・クレーベ]]と{{仮リンク|アブラハム・ラングレ|en|Abraham Langlet}}が抽出に成功した<ref>{{de icon}} {{cite journal|title = Das Atomgewicht des Heliums|author = Langlet, N. A.|journal = Zeitschrift für anorganische Chemie|volume = 10|issue = 1| pages = 289–292|year = 1895|doi =10.1002/zaac.18950100130|language= German}}</ref><ref>{{cite book| chapter= Bibliography of Helium Literature|author =Weaver, E.R.| title=Industrial & Engineering Chemistry|year=1919}}</ref>。
 
[[1907年]]([[1903年]]?)に[[アーネスト・ラザフォード]]とトーマス・ロイズは、新しく見つかったガスをガラス管に詰めてスペクトルを調べようとした際に、粒子が薄いガラス壁を通り抜けることを見つけ、[[アルファ粒子]]がヘリウムの原子核であることを突き止めた。[[1908年]]には[[オランダ]]の[[ヘイケ・カメルリング・オネス]]がガスを 1 [[ケルビン|K]] 以下まで冷却し、液化に初めて成功した<ref>{{cite journal |title = Little cup of Helium, big Science |author = van Delft, Dirk |journal = Physics today |url = http://www-lorentz.leidenuniv.nl/history/cold/VanDelftHKO_PT.pdf |format=PDF|pages = 36–42 |year = 2008 |accessdate = 2008-07-20 |deadlinkdatearchiveurl=https://web.archive.org/web/20080625064354/http://www-lorentz.leidenuniv.nl/history/cold/VanDelftHKO_PT.pdf 2017|archivedate=20084625日}}</ref>。彼はさらに温度を下げて固体を得ようとしたが、常圧のヘリウムは[[三重点]]を持たないため、これには失敗した。しかし、[[1926年]]に、オネスの教えを受けた[[ウィレム・ヘンドリック・ケーソン]]が 1 cm<sup>3</sup> のヘリウム固体化に初めて成功した<ref>{{cite news|title = Coldest Cold| publisher = Time Inc.| date = 1929-06-10| url = http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,751945,00.html| accessdate = 2008-07-27}}</ref>。
 
[[1938年]]、[[ロシア]]の[[ピョートル・カピッツァ]]は[[絶対零度]]近くまで冷却した[[ヘリウム4]]がほとんど粘性を持っていないことを発見し、これは[[超流動]]と呼ばれた<ref>{{cite journal |title = Viscosity of Liquid Helium below the λ-Point |author = [[Pyotr Leonidovich Kapitsa|Kapitza, P.]] |journal =Nature|volume = 141 |pages = 74 |doi = 10.1038/141074a0 |year = 1938}}</ref>。[[1972年]]には、[[アメリカ合衆国|アメリカ]]の[[ダグラス・D・オシェロフ]]、[[デビッド・リー (物理学者)|デビッド・リー]]、[[ロバート・リチャードソン (物理学者)|ロバート・リチャードソン]]によって、絶対零度に近い温度域で[[ヘリウム3]]でも同じ現象が発見された<ref>{{cite journal |title = Evidence for a New Phase of Solid He<sup>3</sup> |author = Osheroff, D. D.; Richardson, R. C.; Lee, D. M. |journal = Phys. Rev. Lett. |volume = 28 |issue = 14 |pages = 885–888 |doi = 10.1103/PhysRevLett.28.885 |year = 1972}}</ref>。
 
=== 産出と利用 ===
[[1903年]]、アメリカ・[[カンザス州]]{{仮リンク|デクスター (カンザス州)|label=デクスター|en|Dexter, Kansas}}で石油掘削の[[ボーリング]]が行われたところ、不燃性のガスが湧き出た。カンザス在住の地質学者{{仮リンク|エラスムス・ハワース|en|Erasmus Haworth}}がこれを収集し、[[ローレンス市 (カンザス州)|ローレンス市]]の[[カンザス大学]]で[[化学者]]{{仮リンク|ハミルトン・キャディ|en|Hamilton Cady}}とデイヴィッド・マクファーランドの協力を得て成分解析を行った。その結果、ガスは質量比で窒素 72 %、[[メタン]] 15 %([[酸素]]がなかったため燃焼しなかった)、[[水素]] 1 % と、残り 12 % の成分は解明できなかった<ref>{{cite journal |author = McFarland, D. F. |title = Composition of Gas from a Well at Dexter, Kan |volume = 19|pages = 60–62 |url = http://www.jstor.org/stable/3624173 |year = 1903 |accessdate=2008-07-22 |journal = Transactions of the Kansas Academy of Science |doi = 10.2307/3624173}}</ref>。さらに解析を進めた結果キャディとマクファーランドは、1.84 % はヘリウムであることを突き止めた<ref>{{cite web|publisher=[[American Chemical Society]]|year=2004|url=http://acswebcontent.acs.org/landmarks/landmarks/helium/helium.html|title=The Discovery of Helium in Natural Gas|accessdate=2008-07-20|deadlinkdate= 2017年4月 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20060520213956/http://acswebcontent.acs.org/landmarks/landmarks/helium/helium.html |archivedate=2006-05-20}}</ref><ref>{{cite journal |author = Cady, H.P. |coauthors = McFarland, D. F.|title = Helium in Natural Gas |journal = Science |volume = 24 |issue = 611|pages = 344 |doi = 10.1126/science.24.611.344 |year = 1906 |pmid = 17772798}}</ref>。これによって、地球全体では希少であるヘリウムがアメリカの[[グレートプレーンズ]]地下に大量に存在しており、天然ガスの副産物として入手可能だということが判明した<ref>{{cite journal |author = Cady, H.P.; McFarland, D. F.|title = Helium in Kansas Natural Gas |journal = Transactions of the Kansas Academy of Science |volume = 20 |pages = 80–81 |url = http://mc1litvip.jstor.org/stable/3624645 |year = 1906|accessdate=2008-07-20 |doi = 10.2307/3624645 |deadlinkdatearchiveurl=https://archive.is/20120527005227/http://mc1litvip.jstor.org/stable/3624645 2017|archivedate=20124527日}}</ref>。
 
ただし化石燃料とは生成の経緯が異なり、長い年月をかけて[[ウラン]]と[[トリウム]]が[[放射性崩壊]]することによりヘリウムができる。アメリカの主なヘリウム含有ガス田は、ほとんどがカンザス州、オクラホマ州、テキサス州西部の地域にある<ref name="Russia">{{cite web|url= http://www.rotobo.or.jp/publication/RTNL/2007No.3.pdf|language=日本語|title=ロシアのヘリウム生産の現状と展望|publisher=日露技術ニュース|author=小川亮|accessdate=2010-06-05}}</ref>。
}}</ref>、2007年の消費量は2002年比倍増となった<ref name="Basu2007">{{Cite news|last=Basu |first=Sourish |editor-last=Yam |editor-first=Philip|date=October 2007 |title=Updates: Into Thin Air |accessdate=2008-08-04|periodical=Scientific American |publisher=Scientific American, Inc.|volume=297 |issue=4 |pages=18|url=http://www.sciamdigital.com/index.cfm?fa=Products.ViewIssuePreview&ARTICLEID_CHAR=E0D18FB2-3048-8A5E-104115527CB01ADB}}</ref>。需給バランスの変動により、将来は深刻なヘリウム不足と価格高騰が予測される<ref>サイエンス日本語版2007年12月号</ref><ref>{{Cite journal ja-jp|author= 大家 泉|year= 2012|title= ヘリウム需給の見通し|format= PDF|journal= 高圧力の科学と技術|volume= 22|issue= 3|publisher = 日本高圧力学会|doi= 10.4131/jshpreview.22.185|pages= 185-190}}</ref>。
 
[[2012年]]には、世界的なヘリウム供給不足が発生した。原因は、アメリカでの設備トラブル、新興国での需要増などが考えられている<ref>[http://mainichi.jp/select/news/20121225k0000m020055000c.html ヘリウムガス:供給不足で風船販売中止 産業に影響拡大も(毎日新聞 2012年12月24日)]{{リンク切れ|date=2013年9月}}</ref><ref>[https://archive.is/20130423074319/zasshi.news.yahoo.co.jp/article?a=20121225-00029831-diamond-bus_all 産業ガス最大手の大陽日酸がロシア国営と提携背景にディズニーから風船を奪った世界的ヘリウム不足]{{リンク切れ|date=2013(201394}}23日時点の[[archive.is|アーカイブ]])</ref><ref>[https://archive.is/20130423085630/www.nhk.or.jp/bizplus/history/2012/11/detail20121127.html 深刻 ヘリウム不足 風船販売店は|NHK Bizプラス]{{リンク切れ|date=2013(201394}}23日時点の[[archive.is|アーカイブ]])</ref>。このため、[[東京ディズニーリゾート]]では2012年[[11月21日]]からパーク内でのヘリウム風船の販売を休止した<ref>[https://archive.is/20130501043125/http://www.tokyodisneyresort.co.jp/tdr/rguide/shop.html 東京ディズニーリゾート 【バルーン販売休止のお知らせ】](2013年5月1日時点の[[archive.is|アーカイブ]])</ref>。
 
[[2013年]]12月、[[カタール]]の[[ラスガス]]が世界最大級の年産3,680万立方メートルの生産設備を稼動させた<ref>{{Cite web|date=2013-12-11 |url=http://www.rasgas.com/media/press_he2inauguration.html|title=Qatar’s Helium 2 Plant Officially Inaugurated|publisher=RasGas|accessdate=2014-11-12}}</ref>。
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