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Helium 06:09 min

Textversion des Videos

Transkript Helium

Hallo und ganz herzlich willkommen (Bitte mit Mickimaus -Stimme). Meine Stimme klingt komisch, nicht? Das passiert, wenn man das Gas Helium einat­met. Ihr merkt schon, worum es heute geht: Um das chemi­sche Element „Helium“.

Wo steht Helium im PSE, dem Periodensystem der Elemente? Ich hoffe, euch gefällt das gewählte PSE. Helium be­findet sich in der VIII. Hauptgruppe. Dort stehen die Edelgase. Das chemische Element Helium steht ganz oben links.

Woher kommt der Name Helium? Helium kommt aus dem Griechischen. Der Name lei­tet sich von „helios“ ab. Das heißt Sonne. Denn Heli­um wurdeoptisch auf der Sonne entdeckt.

Wie ist ein Helium – Atom aufgebaut? Ein Helium – Atom besitzt zwei Protonen und zwei Neutronen. Sie bilden den Atomkern. Die Elektronen­hüllebesteht aus zwei Elektronen.

Was sagt das Teilchenmodell über Helium? Wie alle Edelgase besteht der Stoff Helium aus einzel­nenTeilchen. Man sagt auch, Helium liegt atomar vor.

Die Stoffeigenschaften Helium ist ein atomarer Stoff. Die Teilchen sind sehr klein. Die Anziehung dazwischen ist äußerst gering. Daher siedetHelium sehr niedrig. Die Siedetempera­tur liegt bei unvorstellbaren -267 °C. Zum Vergleich: Die tiefste auf der Erde gemessene Temperatur betrug etwa -90 °C, war damit fast 180 °C (!) höher. Das ist ja richtig warm, nicht war? Achtung: Das war ein Spaß! Die Heliumverflüssigung gelang erstmals Heike Kam­merlingh – Onnes im Jahre 1908. Die Dichte des Heliums ist sehr gering. Ein Liter hat eine Masse von nur 0,17 g.

Chemische Eigenschaften Die Chemie des Heliums gibt es eigentlich gar nicht. Dennwie alle Edelgase ist Helium wenig reaktiv. He­lium ist das trägste aller Edelgase. Es bildet keine ein­zige chemische Verbindung.

Das edelste Edelgas Im gewöhnlichen Leben findet man das Wort „edel“ in Begriffen wie „Edelleute“, „Edelsteine“ oder „Edelmetalle“. Edel in der Chemie heißt reaktionsträ­ge. In diesem Sinne ist Helium viel edler als Gold oder Edelsteine.

Vorkommen und Gewinnung Helium ist das häufigste Element des Weltalls. In der Atmosphäre kommen auf einen Kubikmeter Luft nur46 ml Helium. Das ist der Inhalt eines einzi­gen Weinbrandglases (auf einen Müllcontainer). Aus der Luft lässt sich Helium somit nicht gewinnen. Aber es gibt eine ergiebige Heliumquelle: Das Erdgas. Manche Erdgasquellen enthalten einige Prozent Heli­um. Das Helium wird aus dem Gemisch durch Gasverflüs­sigunggewonnen.

Verwendung Helium wird als Ballongas verwendet. Es ist leicht und kannBallons zum Steigen bringen. Man verwen­det Helium aufVolksfesten und für Wetterballons. Der Vorteil gegenüber Wasserstoff ist seine absolute Un­brennbarkeit. Früher wurde Helium in der Beleuchtung eingesetzt. Es liefert ein schönes gelbes Licht. Heute verwendet manmeist Leuchtstofflampen. Beim Tauchen ersetzt Helium den (statt) Stickstoff imAtemgas. Dadurch wird die Taucherkrankheit vermie­den.

Und zuletzt: Beim Einatmen für die Mickimaus – Stimme aufpas­sen! Helium ist völlig ungiftig, aber erstickend! Keine kleinen Kinder allein mit Helium spielen lassen!

Das war es auch schon wieder für heute. Ich wünsche euch alles Gute und viel Erfolg. Tschüs Euer André

Helium Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Helium kannst du es wiederholen und üben.

  • Gib an, woher der Name von Helium stammt.

    Tipps

    Helium ist das edelste aller Elemente.

    Der griechische Gott Helios war für den Weg der Sonne über den Himmel zuständig.

    Lösung

    Helium gehört zu den Edelgasen. Es ist sehr reaktionsträge und zeigte sich daher nicht durch Reaktionen mit anderen Stoffen. Bei der Untersuchung der Sonne fiel auf, dass zwei Elemente stark vertreten waren. Das waren Wasserstoff und Helium. Von der Sonne hat das Helium dann auch seinen Namen erhalten. Bei der Kernfusion von zwei Wasserstoffatomen entsteht in der Hitze und dem ungeheuren Druck der Sonne ein Helium-Atom.

  • Gib die Verwendungszwecke von Helium an.

    Tipps

    Helium besitzt eine geringere Dichte als Luft.

    Helium beugt einem Tiefenrausch vor.

    Lösung

    Helium ist das edelste aller Edelgase. Es geht daher praktisch keinerlei Reaktionen ein. Das macht es zu einem guten und ungefährlichen Gas für Ballons und Luftschiffe. Früher wurden Zeppeline mit Wasserstoff befüllt. Da dieser brennbar ist, war er aber eine große Gefahr für alle Reisenden.

    Beim Tauchen wird dem Sauerstoff Helium als Ersatz für den Stickstoff zugemischt. Dieser bildet beim Aufstieg nicht so schnell Bläschen im Blut wie Stickstoff. Helium hilft so, die Taucherkrankheit zu verhindern.

  • Bestimme die Eigenschaften von Helium.

    Tipps

    Helium siedet bei -269°C.

    Die Dichte von Helium ist geringer als die von Luft.

    Lösung

    Helium besteht aus Atomen, die sehr klein sind. Zwischen den Atomen herrschen fast keine Wechselwirkungen, wodurch der Zusammenhalt äußerst gering ist. Das erklärt den sehr niedrigen Siedepunkt von -269°C. Dieser liegt fast am absoluten Nullpunkt von -273,15 °C (0K). Bei dieser Temperatur gibt es keine Bewegung mehr, alles kommt zum Stillstand.

    Die Teilchen nehmen einen großen Abstand zueinander ein. Dadurch ist die Dichte des Gases Helium sehr gering. Sie ist sogar kleiner als die von Luft. Aus diesem Grund steigen mit Helium gefüllte Ballons nach oben.

  • Erläutere die Veränderung der Stimme beim Einatmen von Helium.

    Tipps

    Der Schall und damit auch die Stimme breiten sich in Luft mit einer Geschwindigkeit von 333 $\frac{m}{s}$ aus.

    In Helium kann sich der Schall mit über 900 $\frac{m}{s}$ ausbreiten, da Helium viel weniger dicht ist als Luft.

    Lösung

    Der hohe Ton beim Einatmen von Helium geht also auf die geringere Dichte und die damit verbundene höhere Schallgeschwindigkeit zurück. Eine höhere Geschwindigkeit bedeutet nämlich eine höhere Frequenz. Je höher die Frequenz eines Tons ist, desto höher hört er sich für uns an. Ab einer bestimmten Frequenz hören wir Töne aber nicht mehr.

    Beim Einatmen von Helium ist trotz der Ungiftigkeit des Stoffes Vorsicht geboten. Es kann erstickend wirken, da kein Sauerstoff aufgenommen wird. Bei mehrmaligem und tiefem Einatmen kann es zur Bewusstlosigkeit kommen.

  • Zeige den Aufbau eines Helium-Atoms.

    Tipps

    An welcher Stelle im PSE befindet sich Helium?

    Es steht an der 2. Stelle. Helium besitzt daher 2 Protonen.

    Lösung

    Helium besitzt im Kern 2 positiv geladene Protonen, die von 2 Elektronen in der Atomhülle umkreist werden. Das Atom ist also sehr klein und besitzt eine vollbesetzte äußere Schale.

    Das erste Bild zeigt ein Atom als Kugel, so wie Dalton es sich vorgestellt hatte. Das letzte zeigt das Modell des Rosinenkuchens, welches auf Thompson zurückgeht. Es besagt, dass Protonen und Elektronen gleichmäßig im Atom verteilt vorliegen. Das Kern-Hülle-Modell kommt wahrscheinlich dem wirklichen Zustand eines Atoms schon näher.

  • Erkläre was man unter der Edelgaskonfiguration versteht.

    Tipps

    Beginne mit der Verortung der Edelgase im Periodensystem.

    Am Ende erfolgt die Begründung für die Reaktionsträgheit.

    Lösung

    Das Erreichen der Edelgaskonfiguration ist eine Triebkraft für chemische Reaktionen. So reagiert ein Alkalimetall, 1. Hauptgruppe, mit einem Halogen, 7. Hauptgruppe, damit beide eine Edelgaskonfiguration erhalten. Das Metall gibt ein Elektron ab und besitzt dann die Konfiguration des Edelgases der Periode davor. Das Halogen nimmt ein Elektron auf, um die Elektronenkonfiguration des direkt folgenden Edelgases zu erreichen. Diese Reaktion ist sehr heftig. Es wird viel Energie frei. Das Produkt dieser Reaktion, ein Salz, ist dadurch deutlich energieärmer als seine Ausgangsstoffe. Daher ist es sehr stabil, was sich in den hohen Schmelzpunkten von Salzen zeigt.