sajbdlasncldnvds

7/26/2019 sajbdlasncldnvds

1/13

HELIUM

Helium(He) adalah unsur kimiayang tak berwarna, tak berbau, tak berasa, tak beracun,

hampir inert, berupa gas monatomik, dan merupakan unsur pertama pada golongangas

muliadalam tabel periodikdan memilikinomor atom2. Titik didihdan titik leburgas ini

merupakan yang terendah di antara semua unsur. Helium berwujud hanya sebagai gas

terkecuali pada kondisi yang sangat ekstrem. Kondisi ekstrem juga diperlukan untuk

menciptakan sedikit senyawahelium, yang semuanya tidak stabil pada suhu dan tekanan

standar. Helium memiliki isotop stabilkedua yang langka yang disebut helium-. !i"at dari

cairan #aritas helium-$% helium & dan helium &&% penting bagi para periset yang

mempelajari mekanika kuantum(khususnya dalam "enomenasuper"luiditas) dan bagi merekayang mencari e"ek mendekati suhu nol absolutyang

dimiliki materi(seperti superkondukti#itas).

Ciri-ciri umum

Nama, lambang,Nomoratom

helium, He, 2

Dibaca ' h ilim'HEE-lee-m

Jenis unsur gas muliaes

Golongan,periode, blok *, , s

Massa atom standar $.++2+2(2)

on!igurasi elektron s2

2

7/26/2019 sajbdlasncldnvds

2/13

7/26/2019 sajbdlasncldnvds

3/13

at T (K) .2 .1 2.$* $.2

"i!at atom

Elektronegatiitas no data (skala 0auling)

Energi ionisasi pertama; 212. k83mol4

ke-2; /2/+./ k83mol4

Jari-$ari koalen 2*pm

Jari-$ari an der .aals $+pm

Lain-lain

"truktur kristal he

7/26/2019 sajbdlasncldnvds

4/13

tempat

Karakteristik=

0tom 'elium. Tergambar pada gambar di atas adalahinti atomhelium (merah muda) beserta

distribusi awan elektronnya(hitam abu-abu). &nti atom (kanan atas) pada helium-$

sebenarnya simetris bulat dan mirip dengan awan elektronnya, walaupun pada inti atom yang

lebih kompleks tidaklah selalu demikian.

#ase gas dan plasma

Helium adalah gas muliayang paling tidak reakti" setelahneon, dan karenanya merupakan

unsur yang paling tidak reakti" kedua dari semua unsur-unsur% Helium

bersi"at inertdanmonoatomikdi bawah semua kondisi standar. Dikarenakan massa atom

molar helium yang relati" rendah,kondukti#itas termalhelium, kalor jenishelium,

dankelajuan suaradalam gas helium lebih besar daripada gas lainnya terkecuali hidrogen.

7/26/2019 sajbdlasncldnvds

5/13

Ekuran atom helium juga sangat kecil, sehingga lajudi"usihelium dalam Fat padat tiga kali

lebih cepat daripada udara biasa dan kelajuannya /A daripada laju di"usi hidrogen.

Helium adalah gas monoatomik yang paling tidak larutdalam air.&ndeks re"raksihelium juga

merupakan yang paling mendekati nilai satu daripada indeks re"raksi gas lainnya. Helium

memiliki nilai koe"isien 8oule-Thomsonyang negati" pada temperatur normal, yang berarti ia

akan memanas ketika dibiarkan memuai dengan bebas. &a akan mendingin apabila memuai

pada temperatur yang lebih rendah daripada temperatur in#ersi 8oule-Thomson,yakni sekitar

2 sampai dengan /+ K pada atmos"er. !eketika helium didinginkan di bawah temperatur

ini, helium dapat dicarikan melalui pendinginan pemuaian.

Kebanyakan helium luar angkasa ditemukan dalam keadaanplasmadengan si"at-si"at yang

berbeda daripada yang ditemukan pada helium atomik. Dalam keadaan plasma, elektron

helium tidak terikat pada intinya, mengakibatkan kondukti#itas helium plasma yang sangat

tinggi. 0artikel bermuatan ini sangat dipengaruhi oleh medan magnet dan listrik. !ebagai

contoh, pada saatbadai matahari, helium yang terionisasi beserta hidrogen yang terionisasi

berinteraksi dengan magnetos"erbumi dan menghasilkan arus Girkelanddan

"enomena aurora.=$+>

#ase padat dan cair

Heium cair. Helium pada gambar di atas tidak hanya cair, namun telah didinginkan sampai

mencapai titik super"luiditas. airan yang menetes pada bawah gelas menunjukkan bahwahelium secara spontan keluar dari wadah penampungnya dari sisi samping wadah. nergi

yang diperlukan dalam proses ini disuplai oleh energi potensial helium yang jatuh. ihat

pulasuper"luida.)

Tidak seperti unsur-unsur lainnya, helium akan tetap berwujud cair pada nol mutlakdan

tekanan normal. Hal ini merupakan e"ek langsung dari mekanika kuantum; utamanya, energi

titik nolsistem terlalu tinggi bagi sistem untuk memadat. Helium dapat dipadatkan pada

temperatur I,/ K (sekitar 4212 ) dan tekanan 2/ bar (2,/ 50a).=$>!angatlah sulit untuk

7/26/2019 sajbdlasncldnvds

6/13

membedakan helium padat dengan helium cair karena indeks re"raksikedua "ase tersebut

hampir sama. Helium padat memiliki struktur kristaldan rentangan titik leburyang sangat

kecil. !elain itu, ia juga dapat dikompreskan% apabila diberikan tekanan, #olumenya akan

menurun lebih dari +A.=$2>Dengan nilaimodulus limbaksekitar 21 50a =$>, helium padat

J++ kali lebih termampatkan daripada air. Helium padat memiliki massa jenis

+,2$ +,++ g'cmpada ,/ K dan atm% diproyeksikan massa jenisnya mencapai

+,*1 +,++6 g'cmpada + K dan 2/ bar (2,/ 50a).=$$>

eadaan 'elium I

0ada suhu di bawah titik didihnyasebesar $,2 K dan di atas titik lambdanya2,1*

K,isotophelium-$ berwujud cairan tak berwarna, yang disebut helium I. !ama seperti

cairankriogeniklainnya, helium & mendidih ketika dipanaskan dan menyusut ketika

didinginkan.

Heliu & memiliki indeks re"raksiseperti gas senilai ,+2, yang menyebabkan permukaannya

sulit untuk dilihat, sehingga umumnyabusa polistirenayang mengambang digunakan untuk

mendeteksi di mana permukaan cairan ini berada. Helium & memiliki#iskositasyang sangat

rendah dan massa jenis sekitar +,$/-+,2/ g'm (antara + sampai $ K), yang nilainya hanya

seperempat dari nilai yang diteorikan menurut"isika klasik. 5ekanika kuantumdiperlukan

untuk menjelaskan disparitas ini dan oleh karena itu, baik cairan helium-& dan -&& disebut

sebagaifluida kuantum, yang berarti bahwa keduanya memperlihatkan si"at-si"at atomik

kuantum pada skala makroskopik. Hal ini merupakan e"ek dari nilai titik didihnya yang

sangat mendekati nol mutlak, sehingga menghalangi gerakan acak molekul (energi termal)

untuk menyembunyikan si"at-si"at atomiknya.

eadaan 'elium II

Helium cair yang berada dalam keadaan di bawah titik lambdanya mulai menunjukkan si"at-

si"at yang tak laFim. Helium dalam keadaan ini disebut sebagai helium II. 0endidihan helium

&& tidak dimungkinkan oleh karena kondukti#itas termalnyayang sangat tinggi% pemanasan

yang diberikan pada helium && akan menyebabkan penguapan secara langsung menjadi

gas. Helium-juga mempunyai "asesuper"luida, namun pada temperatur yang lebih rendah%

oleh karena itu, tidaklah diketahui banyak si"at-si"at super"luida isotop helium-.

7/26/2019 sajbdlasncldnvds

7/13

Tidak seperti cairan biasanya, helium && akan menjalar ke seluruh permukaan wadah

penampung untuk mencapai keadaan setimbang% setelah beberapa saat, tinggi permukaan

pada dua wadah penampung itu akan seimbang.7ilm rollinjuga menutupi interior wadah

yang lebih besar% apabila wadah penampung di atas tidak ditutup, helium && juga akan

menjalar dan lolos keluar dari wadah.=$>.

Helium && merupakan super"luida, yaitu keadaan mekanika kuantum materi yang bersi"at tak

laFim. !ebagai contohnya, "luida ini akan mengalir melalui tabung kapiler setipis +41sampai

dengan +4*m namun tetap tidak terukur #iskositasnya. Camun, ketika pengukuran dilakukan

antara dua cakram yang bergerak, nilai #iskositasnya yang sama dengan gas helium akan

terukur. Teori terkini menjelaskan hal ini menggunakan model dua fluidauntuk helium &&.

Dalam model ini, helium cair di bawah titik lambdanya dipandang mengandung sebagian

atom helium dalam keadaan dasaryang bersi"at super"luida dan mengalir dengan nilai

#iskositas persis nol, dan sebagian lainnya dalam keadaan tereksitasi, yang berperilaku sama

seperti cairan biasa lainnya.

"ek tak laFim helium && dapat terpantau pada efek muncrathelium &&. Dalam efek muncrat,

suatu bilik dibangun dan tersambung dengan tandon helium && melalui cakram sinter. Helium

super"luida akan menembus ke dalam bilik dengan mudahnya tetapi helium non-super"luida

tidak akan menembusnya. 8ika interior bilik dipanaskan, helium super"luda akan berubah

menjadi helium non-super"luida. @gar dapat menjaga kesetimbangan helium super"luida,

helium super"luida akan masuk ke dalam bilik dan meningkatkan tekanan, mengakibatkan

cairan muncrat keluar dari bilik.=$1>

7/26/2019 sajbdlasncldnvds

8/13

Helium && memiliki kondukti#itas termal yang paling besar daripada Fat apapun yang

diketahui. Kondukti#itasnya satu juta kali lebih besar daripada kondukti#itas termal helium &

dan beberapa ratus kali lipat daripada kondukti#itas termaltembaga.=$>Hal ini dikarenakan

penghantaran kalor terjadi karena mekanisme kuantum yang khusus. Kebanyakan materi

yang menghantarkan kalor dengan baik memilikipita #alensielektron bebas yang

menghantarkan kalor. Helium && tidak memiliki pita #alensi seperti itu namun menghantarkan

kalor dengan baik. 0enghantaran kalor pada helium && diatur oleh persamaan yang mirip

denganpersamaan gelombangyang digunakan untuk mengkarakterisasikan perambatan

bunyi dalam udara. Ketika kalor diberikan, kalor akan terhantarkan 2+ meter per detik pada

,* K sebagai gelombang. 7enomena ini dikenal sebagai bunyi kedua.=$>

Helium && juga menunjukkan e"ek menjalar. Ketika helium ditampung dalam dinding wadahyang tinggi, helium && akan bergerak menjalar ke seluruh permukaan wadah melawan

gaya gra#itasi. Helium && akan lolos dari wadah penampung yang tidak sumbat dengan

menjalar ke sisi-sisi penampung sampai ia mencapai daerah yang lebih hangat dan menguap.

0enjalaran helium && ini bergerak dalam bentuk lapisan "ilm helium setebal + nmyang tak

tergantung pada bahan permukaan. apisan "ilm ini disebut sebagai "ilm 9ollindan

dinamakan atas penemunya, Gernard L. 9ollin. Diakibatkan oleh perilaku penjalaran dan

kemampuan helium untuk bocor melalui pori-pori yang sangat kecil, sangatlah sulit untuk

menampung dan menyimpan helium cair. Melombang yang merambat dalam "ilm 9ollin

diatur oleh persamaan yang sama dengan persamaan gelombang gra#itasidalam air yang

dangkal. Camun dalam hal ini, gaya pemulihnya bukanlah gra#itasi, melainkangaya #an der

?aals. Melombang ini dikenal sebagai bunyi ketiga'.

&sotop

Terdapat setidaknya delapanisotophelium yang diketahui, namun hanyahelium-

danhelium-$yang stabil. Di atmos"er Gumi, hanya terdapat satu atom He untuk setiap satu

juta atom $He.=>Tidak seperti unsur lainnya, keberlimpahan isotop helium ber#ariasi

tergantung pada asal usulnya karena proses pembentukan yang berbeda-beda. &sotop yang

paling banyak adalah helium-$ dan dibentuk di Gumi melaluipeluruhan al"aunsur-unsur

radioakti" yang lebih berat. 0artikel al"a yang muncul dari peluruhan ini berbentuk inti

helium-$ yang terionisasi penih. Helium-$ memiliki stabilitas inti yang tidak laFim

karena nukleonnyatersusun secara penuh. Helium-$ juga terbentuk dalam jumlah yang

sangat banyak semasa nukleosintesis edakan Dahsyat.

7/26/2019 sajbdlasncldnvds

9/13

Helium- terdapat di Gumi hanya dalam jumlah sekelumit% kebanyakan sudah ada saat

pembentukan Gumi, walaupun beberapa jatuh ke Gumi terperangkap dalam debu

kosmik. !ekelumit helium- juga terbentuk melaluipeluruhan betatritium. Gatu-batuan yang

berasal dari kerak Gumi memiliki rasio isotop helium yang ber#ariasi, dan rasio-rasio ini

digunakan untuk mengin#estigasi asal usul batuan dan komposisimantelGumi. He lebih

berlimpah di bintang sebagai produk "usi nuklir. Nleh sebab itu, dalammedium antarbintang,

proporsi He terhadap $He adalah sekitar ++ kali lebih tinggi daripada proporsinya di

Gumi. 5ateri-materi yang berasal dari luar planet seperti bulan dan asteroid memiliki

sekelumit helium- yang berasal dari penumbukanbadai matahari. 0ermukaan bulan

mengandung helium- dalam konsentrasi tingkat besaran +,+ppm. 8umlah ini lebih tinggi

daripada yang ditemukan di atmos"er Gumi sekitar /ppt(bagian per triliun).

Helium-$ cair dapat didinginkan sampai dengan temperatur sekitar K

menggunakanpendinginan e#aporati".5enggunakan proses pendinginan yang sama, helium-

dapat mencapai temperatur sekitar +,2 K. 0ada temperatur lebih rendah daripada +,* K,

campuran cairan He dan $He dalam jumlah yang sama akan memisah dengan sendirinya

menjadi dua "ase yang tak taercampurkan. Hal ini disebabkan oleh ketidakserupaan kedua

isotop tersebut, yakni secara kuantum atom helium-$ termasukboson, sedangkan atom

helium- termasuk "ermion.=$>

&sotop-isotop helium eksotik lainnya dapat pula terbentuk, namun semuanya akan dengan

cepat meluruh menjadi unsur lainnya. &sotop helium yang berparuh waktu tersingkat adalah

helium-/ dengan waktu paruh1, O +422detik. Helium- meluruh dengan mengemisipartikel

betadan berwaktu paruh +,* detik. Helum-1 juga mengemisi partikel beta selain sinar gama.

Helium-1 dan helium-* terbentuk dalam reaksi nuklirtertentu.=$>Helium- dan helium-*

dikenal baik memperlihatkan halo nuklir.=$>

!enyawa

!truktur senyawa ion helium hidrida,HHeP.

7/26/2019 sajbdlasncldnvds

10/13

!truktur senyawa anion "luroheliat, NHe7-, yang dicurigai dapat terbentuk.

Helium memiliki #alensikimia nol, sehingga tidak akan bereaksi secara kimiawi dalam

kondisi normal. Helium merupakan insulator listrik yang baik, terkecuali jika ia

diionisasikan. !eperti gas mulia lainnya, helium memiliki aras energimetastabil yang

mengijinkannya tetap terionisasi dengan#oltasedi bawahpotensial ionisasinya. Helium

dapat membentuk senyawayang tidak stabil, dikenal sebagaieksimer, dengan tungsten,

yodium, "luorin, sul"ur, dan "os"orus ketika terkena lucutan pijar, tumbukan elektron,

maupunplasmadari sebab lainnya. !enyawa HeCe, HgHe+, ?He2, dan

ion He2P, He22P,HeHP, dan HeDPtelah berhasil dibentuk melalui cara ini. HeHPstabil dalam

keadaan dasarnya, namun sangat reakti". !enyawa ini merupakan asam GrQnstedyang paling

kuat, sehingganya hanya dapat ditemukan dalam keadaan terisolasi karena ia akan

memprotonasi molekul manapun jika berkontak dengannya. !ecara teoritis, senyawa lainnya

juga dimungkinkan terbentuk, seperti misalnya helium "luorohidrida (HHe7) yang beranalogi

dengan senyawa H@r7yang ditemukan pada tahun 2+++. Hasil perhitungan teoritis

menunjukkan bahwa dua senyawa yang mengandung ikatan helium-oksigen juga mungkin

stabil. Dua spesi molekul baru yang diprediksikan menggunakan teori, s7HeN dan

C(H)$7HeN, merupakan turunan dari anion metastabil =7I HeN> yang diteorikan pada

tahun 2++/ oleh sekelompok ilmuwan Taiwan. 8ika berhasil dikon"irmasikan secara

eksperimental, senyawa-senyawa ini akan meruntuhkan keinertan helium dan hanya

menyisakan neonsebagai satu-satunya unsur yang inert.

Helium juga telah berhasil dimasukkan ke dalam molekul sangkar "ulerenadengan

memanaskannya dalam tekanan tinggi. Ketika senyawa turunan "ulerena ini disintesis, helium

yang terperangkap akan tetap ada. 8ika helium-digunakan, senyawa ini akan dapat terpantau

menggunakan spektroskopi resonansi magnetik nuklir.Ganyak senyawa "ulerena berkandung

helium- yang telah dilaporkan sintesisnya. ?alaupun dalam hal ini atom helium tidak terikat

secara ko#alen maupun ionik, senyawa seperti ini memiliki si"at-si"at yang khas dan

komposisi senyawa yang pasti seperti senyawa kimia lainnya.

7/26/2019 sajbdlasncldnvds

11/13

Keselamatan

Helium netral dalam keadaan standar tidak beracun, tidak memainkan peranan biologis yang

penting, dan ditemukan dalam jumlah sekelumit dalam darah manusia. 8ika helium terhirup

dalam jumlah besar sehingganya tiada oksigen yang cukup untuk

prosespernapasannormal,as"iksiadapat terjadi. 0ada helium kriogenik, temperaturnya yang

rendah dapat menyebabkan radang dingin. !elain itu helium cair yang mengembang dengan

cepat menjadi gas dapat menyebabkan ledakan apabila tekanan yang timbul tidak dilepaskan

dengan segera.

Kontainer gas helium bertemperatur / sampai dengan + K harus ditangani seolah helium

tersebut berwujud cair karena gas ini juga akan mengembang dengan cepat apabila

dipanaskan ke temperatur ruangan.

"ek biologis

Kelajuan suaradalam media helium hampir tiga kali lebih cepat daripada kelajuan suara

dalam udara biasa. Nleh karena "rekuensi dasarsuatu rongga yang terisi oleh gas berbanding

lurus terhadap kelajuan suara dalam gas tersebut, akan terdapat peningkatan pada tinggi

nada "rekuensi resonansisaluran suaraketika helium terhirup.Hal ini menyebabkan

perubahan kualitas suara seperti bebek. ("ek yang berlawanan, yakni penurunan "rekuensi,dapat dihasilkan dari penghirupan gas padat seperti sul"ur heksa"luoridaataupun

7/26/2019 sajbdlasncldnvds

12/13

B !ebagai gas mulia tameng untuk mengelas

B !ebagai gas pelindung dalam menumbuhkan kristal-kristal silikon dan germanium dan

dalam memproduksi titanium dan Firkonium

B !ebagai agen pendingin untuk reaktor nuklir

B !ebagai gas yang digunakan di lorong angin (wind tunnels)

ampuran helium dan oksigen digunakan sebagai udara buatan untuk para penyelam dan para

pekerja lainnya yang bekerja di bawah tekanan udara tinggi. 0erbandingan antara He dan

N2yang berbeda-beda digunakan untuk kedalaman penyelam yang berbeda-beda.

Helium sangat banyak digunakan untuk mengisi balon ketimbang hidrogen yang lebih

berbahaya. !alah satu kegunaan helium yang lain adalah untuk menekan bahan bakar cairroket. 9oket !aturn, seperti yang digunakan pada misi-misi @pollo, memerlukan sekitar

juta kaki kubik He.

Helium cair yang digunakan diMagnetic Resonance Imaging (59&) tetap bertambah

jumlahnya, sejalan dengan ditemukannya banyak kegunaan mesin ini di bidang kesehatan.

Helium juga digunakan untuk balon-balon raksasa yang memasang berbagai iklan

perusahaan-perusahaan besar, termasuk Moodyear. @plikasi lainnya sedang dikembangkan

oleh militer @! adalah untuk mendeteksi peluru-peluru misil yang terbang rendah. Gadan

@ntariksa @! C@!@ juga menggunakan balon-balon berisi gas helium untuk mengambil

sampel atmos"er di @ntartika untuk menyelidiki penyebab menipisnya lapisan oFon.

D@7T@9 0E!T@K@

@nonim.2+.helium.http;''id.wikipedia.org'wiki'Helium.akses tanggal 2 september 2+

pukul 6.+/ ?&G

Mohsin, Yulianto.2005.helium.http;''www.chem-is-try.org'tabelRperiodik'helium'.akses

tanggal 2 september 2+ pukul 6./ ?&G

7/26/2019 sajbdlasncldnvds

13/13