【元素を楽しく学ぼう】～ヘリウム（He）～

こんにちは！夜に見ている人はこんばんは！家庭教師ひのきあすなろスタッフの百田（ももた）です。

ひのきあすなろのマッドサイエンティスト（自称）の僕、百田が元素について熱く語っていくコーナーです。
このシリーズを通して、化学の面白さ、身の回りの物がどのような原子や分子で出来ているのかを知ってもらえると嬉しいです。

皆さん、元素周期表をお手元に準備して、めくるめく化学の世界にいらっしゃいませ！！

第2回目の今回は原子番号2番のヘリウム（He）です。パーティーグッズにある、声の変わるあれですね。ついでに18族、通称希ガスと呼ばれるものも解説していきます。

それでは、ヘリウム（He）に向かってレッツ・サーチ・エレメンツ！

文部科学省　学習指導要領「生きる力」
http://www.mext.go.jp/a_menu/shotou/new-cs/index.htm

ヘリウムの基本情報

原子記号：He
原子番号：2
分類：非金属
色：無色、高電圧をかけると紫色に発光（スペクトルといいます。）
状態：常温で気体
不対電子：なし

ヘリウムは不対電子を持たず、安定してHeとして存在しています。沸点が全ての元素の中で一番低く、宇宙には水素に次いで2番目に多い元素です。
また、非常に軽い元素で飛行船や風船の中に閉じ込められることで利用されています。この浮力によって空気中に浮かびます。

ヘリウムの生成方法や確認方法

ヘリウムは単体で安定して存在するため、生成方法や確認方法の記述は大衆的でなくなってしまうので割愛します。

代わりにイントロで取り上げたパーティーグッズに使われる変声の仕組みについて簡単にお伝えします。実はこの効果名前があるのです。「ドナルドダック効果」といいます。そのままですね。グワッ！グワッ！

まず、音速という言葉はご存知ですか？そのまま音の速さですね。空気中だと秒速約340ｍです。これを超えると所謂ソニックブームが発生しますね。

この音速はヘリウムガス中だとかなり速くなります。純粋なヘリウム中ではなんと、秒速約1000ｍになります。速度が上がるということは振動数が多くなるということです。振動数が多くなると、高い音が出ます。これがヘリウムガスによって声が高くなる理由です。グワッ！グワッ！

18族（希ガス）の元素たち

最近、訂正されましたが、18族という周期表の右端の縦列の元素たちは安定しているので化合物を作らないと言われていました。

そのため、文献に乏しいので、ここでは他の18族の元素たちを紹介していきたいと思います。

原子番号10番：ネオン（Ne）

ネオンサインという言葉は聞いたことがありますか？今では廃れてしまいましたが、昔は看板や広告に使われていました。現在の電飾掲示板の先駆け的なものです。

透明管では赤く発光し、蛍光管ではピンクやオレンジ色になります。ちょびっと触れたスペクトルってやつですね。

原子番号18番：アルゴン（Ar）

名前は聞いたことが無い人がほとんどだと思いますが、実はめちゃくちゃ色んな所に居ます。

例えば空気中。一番多いのは窒素で、その次が酸素、じゃあその次は？と聞かれて大体の人は二酸化炭素と答えますが、違います。三番目はアルゴンです。

そして、上で触れたネオンサイン。名前はネオンから来てますが、使われているもののほとんどはネオンが少ししか入ってません。何が多いのかって？多いのはアルゴンです。

まだまだあります。例えば蛍光灯。部屋の中の皆さんを太陽のごとく照らしてくれるライト。あれには何が入っているかご存知ですか？そう、アルゴンです。

原子番号36番：クリプトン（Kr）

ここから、さらに知っている人は減っていくと思います。ただ、このクリプトンは身の回りではあまり使われていませんが、アルゴンより知名度が高いそうです。（※百田調べ）

理由はマーベルのスーパーマンです。スーパーマンが唯一苦手にするのが、このクリプトンなんですね。それで有名です。

原子番号54番：キセノン（Xe）

さぁ、マイナー過ぎて書くことが無くなってきました。液体空気の分留によって、アルゴン→クリプトン→ネオン→キセノンの順番で見つけられたそうです。アルゴンの存在感がマシマシですね。

原子番号86番：ラドン（Rn）

もうこの辺はテストには出ないです。ついにグーグルにも見放され、ゴジラに出てくる怪獣が一番にヒットしました。ゴジラ、モスラと共に東宝三大怪獣と称されるそうです。あれ？元素は？？

ヘリウムについての小話

世界で初めて発見・合成されたヘリウム化合物

先程、18族の希ガスは化合物を作らないと言われていたと紹介しました。まさにその通りで、理論的には可能なものの、なかなか実験的に実証することができませんでした。

ところが、2017年にXiao Dongらの研究チームがヘリウムとナトリウムの単体を入れた容器にダイアモンドアンドピルセルと呼ばれる高圧実験に用いられる機器を用いて高圧化に置き、レーザーで加熱することで以下のような反応が起こりました。

2Na+He→Na₂He

ヘリウム化二ナトリウムと呼ばれる物質が生成されました。ナトリウム原子8個によって囲まれた立方体格子に4つのヘリウム原子が入り込んだ八中心二電子結合が存在する熱力学的に安定な状態だそうです。アガりますね。グワッ！グワッ！失敬、ヘリウムを吸ってしまいました。

僕の好きな宇宙研究が進みそうです。

さて、ヘリウムについての理解が深まりましたでしょうか？？
少しでも「面白いな」とか「分かりやすい」と思ってくれたら嬉しいです！

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他にもこんな原子記号を紹介しています

水素（H）	ヘリウム（He）	炭素（C）	窒素（N）	酸素（O）
フッ素（F）	ナトリウム（Na）	マグネシウム（Mg）	アルミニウム（Al）	ケイ素（S i）
硫黄（S）	塩素（Cl）	カルシウム（Ca）	鉄（Fe）	銅（Cu）
銀（Ag）	金（Au）	水銀（Hg）	鉛（Pb）	ウラン（U）