Helium adalah unsur yang memiliki nomor atom 2 dan merupakan zat gas. Simbol kimia untuk helium adalah He. Konfigurasi elektron helium adalah 1s2. Simbol atom helium adalah 42He.
Sebuah atom helium terdiri dari 2 proton dan 2 neutron dalam nukleus bersama dengan 2 elektron dalam orbital 1s. Oleh karena itu, massa atom helium adalah 4,002602 amu. Pada suhu kamar dan tekanan, helium adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau. Helium dianggap sebagai unsur paling berlimpah kedua di alam semesta. Itu ada sebagai gas monoatomik.
Titik leleh helium sekitar -272.2oC, yang merupakan nilai yang sangat rendah. Titik didih helium sekitar -268oC. Ini membuatnya menjadi gas untuk rentang temperatur yang lebih luas.
Dalam tabel periodik unsur, helium dikategorikan sebagai elemen blok s tetapi ditempatkan di sudut sisi kanan tabel. Ini karena helium adalah gas inert yang tidak akan mengalami reaksi kimia. Ini juga bukan logam.
Karena helium adalah gas mulia, itu hanya menunjukkan nol oksidasi. Ada dua isotop helium yang dikenal. Mereka adalah isotop 3He dan isotop4He. 4He adalah bentuk yang paling melimpah di antara mereka dan kelimpahannya sekitar 99%. Kedua isotop ini stabil dan tidak ada peluruhan radioaktif yang dapat diamati. Namun, ada beberapa isotop lain juga. Mereka tidak stabil dan radioaktif.
Helium banyak digunakan dalam balon. Selain itu, helium digunakan untuk menyediakan atmosfir yang terkendali untuk banyak reaksi sintesis (seperti sintesis kristal silikon) karena tingginya kelembamannya.
Ini juga digunakan sebagai perisai inert untuk pengelasan busur. Helium dapat diubah menjadi bentuk cairnya, yang dikenal sebagai helium cair dan digunakan sebagai bahan kriogenik yang penting.
Sifat Helium dan Karakteristiknya
Helium berada di bagian atas kelompok gas mulia dalam tabel periodik dengan simbol unsur He. Nomor atom helium adalah 2, massa helium 4,00260. Pada suhu kamar, helium berfase gas dengan nilai kepadatan 0,1786 g/L, Titik leleh -272,20 C, -457,96 F, dan Titik didih -268,93 C, -452,07 F. Jari-jari atom helium sangat kecil, sekitar 0,2 nanometer.
Karena memiliki titik didih dan titik leleh yang sangat rendah, maka helium pada umumnya ditemukan dalam fase gas kecuali di bawah kondisi yang paling ekstrim. Helium disebut gas mulia karena kulit luarnya dipenuhi elektron, sehingga helium sangat tidak reaktif dan tidak mudah terbakar.
Darimana Asalnya Gas Helium ?
Helium hadir sangat sedikit di atmosfer bumi, karena gravitasi bumi tidak bisa menahan unsur ini. Ketika helium ada di permukaan bumi, helium akan segera naik ke atmosfer dan akan terbebaskan keluar dari bumi. Inilah penyebab apabila gas helium dimasukan dalam balon maka balon akan terangkat ke udara.
Helium yang diproduksi secara komersial diperoleh dari bawah permukaan. Beberapa lapangan (fields) gas alam memiliki cukup helium yang bercampur dengan gas lainnya yang dapat diekstraksi dengan biaya ekonomis. Di Amerika Serikat, beberapa lapangan gas alam mengandung lebih dari 7% helium dari total volume gas yang ada. Perusahaan yang mengebor gas alam di daerah ini menghasilkan gas alam dan memproses helium sebagai produk sampingan.
Mengapa Helium Hadir di Dalam Gas Alam ?
Sebagian besar helium yang dikeluarkan dari gas alam diperkirakan terbentuk dari peluruhan radioaktif uranium dan thorium dalam batuan granitoid di kerak benua. Sebagai gas yang sangat ringan, helium akan mengapung dan berusaha untuk bergerak cepat keatas permukaan. Cebakan/akumulasi helium yang melimpah bisa ditemukan pada tiga kondisi berikut ini: 1) basement granitoid yang kaya uranium dan thorium; 2) batuan dasar yang retak dan tersesarkan sebagai jalur keluarnya helium; dan, 3) batuan sedimen berpori yang berada diatas basement yang tersesarkan, yang dibatasi oleh lapisan kedap garam halit atau anhidrit. Apabila 3 kondisi ini terpenuhi, maka helium akan melimpah di lapisan sedimen batuan berpori (sebagai batuan perangkapnya).
Helium memiliki jari-jari atom terkecil (sekitar 0,2 nanometer), hal inilah yang menyebabkan helium bisa masuk pada ruang pori batuan yang sangat kecil sekalipun. Halit dan anhidrit adalah satu-satunya batuan sedimen yang dapat memblokir migrasi atom helium ke permukaan. Batu serpih yang juga memiliki ruang berpori yang tersusun oleh banyak bahan organik (kerogen) tetapi kadang-kadang menjadi penghalang migrasi helium yang kurang efektif.
Negara Penghasil Gas Helium
Kebanyakan gas alam yang belum diolah setidaknya akan mengandung jejak helium. Sangat sedikit lapangan gas alam mengandung cukup helium untuk diproses. Sebuah sumber gas alam harus mengandung setidaknya 0,3% helium untuk bisa dipertimbangkan sebagai sumber helium yang potensial.
Khusus di Amerika Serikat, pada tahun 2010, semua gas alam dari lapangan di Colorado, Kansas, Oklahoma, Texas, Utah dan Wyoming diproses untuk menghasilkan helium. Selama tahun 2010, Amerika Serikat memproduksi 128 juta meter kubik helium. Dari jumlah itu, 53 juta meter kubik helium diekstraksi dari gas alam dan 75 juta meter kubik disimpan sebagai cadangan nasional. Negara-negara lain dengan jumlah produksi helium yang terkenal adalah Aljazair (18 mcm), Qatar (13 mcm), Rusia (6 mcm), dan Polandia (3 mcm). Kanada dan China juga memproduksi helium tetapi dalam jumlah yang kecil.
Kegunaan Gas Helium
Helium memiliki sejumlah sifat yang membuatnya sangat cocok untuk penggunaan tertentu. Selain digunakan sebagai gas pengisi balon udara dan gas pendingin pada alat MRI, helium juga berfungsi sebagai gas pelindung untuk pengelasan, gas inert untuk manufaktur pengendalian atmosfer, “fugitive gas” yang digunakan untuk deteksi kebocoran mikro pada reaktor nuklir, gas viskositas rendah (dikombinasikan dengan nitrogen dan oksigen) untuk peralatan penyelaman atau untuk gas pernapasan, gas pendingin batang uranium pada reaktor nuklir, dan sebagai gas pendingin cetakan di pabrik kaset.
MRI merupakan peralatan medis untuk menilai cedera dan mendiagnosa penyakit. Alat ini memanfaatkan medan magnet yang dihasilkan oleh magnet superkonduktor. Magnet ini menghasilkan sejumlah besar panas. Helium cair merupakan zat pendingin yang dapat mengatur suhu magnet tersebut, karena helium memiliki panas spesifik terendah kedua dan titik didih/leleh terendah dari semua elemen yang ada.
