L’Hélium

Quelques propriétés physiques de l’hélium

Masse molaire 4
Point d’ébullition à 1.013 bar (K) 4.2
Densité du liquide au point d’ébullition normal (kg/m3) 125
Densité des vapeurs au point d’ébullition normal (kg/m3) 16.5
Chaleur latente de vaporisation à 4.2K (J/g) 20.9
Température critique (K) 5.19
Pression critique (b) 2.28



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D’ou provient l’hélium ?

Après l’hydrogène, l’hélium 4 est l’élément le plus abondant dans l’univers.
La grande majorité de l’hélium a été formé dans les minutes qui ont suivi le Big Bang. Lors des premiers instants de l’univers, grâce à la chaleur de l’ordre du milliard de degrés, des atomes légers dont l’hélium, se seraient formés par les interactions de particules élémentaires.
La mesure de son abondance contribue d’ailleurs à fixer certains paramètres des modèles cosmologiques. Dans la majeure partie de l’existence des étoiles, il est formé par la fusion nucléaire de l’hydrogène.
Mais, paradoxalement, dans notre atmosphère terrestre, l’hélium est très rare. Sa concentration n’est que de 5,2×10-6 en volume. Presque tout l’hélium sur Terre provient de la désintégration de minéraux radioactifs composés d’uranium et de thorium, comme la pechblende (le minerai qui permit à Marie Curie de découvrir le polonium et le radium).
L’hélium est extrait des gisements de gaz naturel où il est emprisonné par des couches de roche imperméable. On extrait l’hélium à partir de ces nappes "riches" en hélium. Sa concentration en volume par rapport au gaz naturel varie de quelques parties par million à une concentration de quelques pourcents.
Les plus grands producteurs d’hélium sont donc les pays exploitant le gaz naturel comme les États-Unis, l’Algérie, le Qatar, la Russie, la Pologne….

Un peu d’histoire

Le 16 aout 1868, c’est lors d’une éclipse totale, à Guntur, en Inde, que Jules Janssen, astronome français qui étudie le rayonnement solaire, observe une raie jaune brillante dans le spectre de la chromosphère du soleil. On pense alors que cette raie est celle du sodium. Mais le 20 octobre de la même année, l’astronome anglais Norman Lockyer qui observe également cette raie jaune, en conclut qu’elle est provoquée par un élément inconnu sur Terre. Il nomme alors cet élément hélium, d’après le terme grec hélios qui désigne le soleil.
Ce n’est que près de 30 ans plus tard, en 1895, que le chimiste britannique William Ramsay isole l’hélium dans la clévéite, un minerai à base d’uranium. En observant au spectroscope le spectre émis par ce gaz inconnu, il réalise qu’il vient de découvrir le même élément que celui produit par le Soleil.
En 1903, après un forage pétrolier à Dexter, dans le Kansas, stupeur … le jet de gaz est incombustible ! Erasmus Haworth, géologue de l’Etat du Kansas constate que ce jet de gaz contient seulement 16 % de méthane mais, il repère surtout, un gaz non identifiable. En procédant à une analyse plus poussée, il montre que près de 2% de l’échantillon de ce gaz est de l’hélium. Cette « découverte » démontre pour la première fois que l’hélium est disponible pour la production, comme sous produit de l’exploitation du gaz naturel.

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