Helium adalah unsur kimia yang memiliki nomor atom 2 dan simbol kimia He. Ini adalah gas yang tidak berwarna, tidak berbau, tidak beracun, dan hampir inert, berupa gas monatomik. Helium merupakan unsur pertama pada golongan gas mulia dalam tabel periodik dan memiliki titik didih serta titik leleh yang terendah di antara semua unsur. Dalam artikel ini, kita akan membahas lebih lanjut tentang sifat-sifat helium, cara kerjanya, serta aplikasinya dalam berbagai bidang. Lihat juga “10 Fakta tentang Helium (He)“.
Sifat-Sifat Helium
Helium memiliki beberapa sifat unik yang membuatnya sangat berguna dalam berbagai aplikasi industri dan ilmiah. Berikut adalah beberapa sifat utama helium:
- Inert dan Monoatomik: Helium adalah gas mulia yang paling tidak reaktif setelah neon. Karena sifat inertnya, helium tidak akan bereaksi secara kimia dalam kondisi normal. Hal ini membuatnya sangat aman digunakan dalam berbagai proses industri.
- Titik Didih dan Titik Leleh Rendah: Helium memiliki titik didih sekitar -268°C dan titik leleh sekitar -272.2°C. Sifat ini membuat helium berwujud hanya sebagai gas kecuali pada kondisi yang sangat ekstrem.
- Konduktivitas Termal Tinggi: Helium memiliki konduktivitas termal yang lebih tinggi daripada gas lainnya, kecuali hidrogen. Sifat ini membuatnya sangat efektif sebagai pendingin.
- Laju Difusi Tinggi: Ukuran atom helium yang kecil memungkinkan laju difusinya tiga kali lebih cepat daripada udara biasa dan sekitar 65% dari laju difusi hidrogen.
- Tidak Larut dalam Air: Helium adalah gas yang paling tidak larut dalam air, yang membatasi penggunaannya dalam aplikasi tertentu.
Isotop Helium
Helium memiliki beberapa isotop, tetapi yang paling umum adalah helium-4 (⁴He) dan helium-3 (³He). Helium-4 adalah isotop yang paling melimpah, mencakup sekitar 99% dari semua helium alami. Helium-3 adalah isotop yang lebih langka dan memiliki sifat yang berbeda, terutama dalam fenomena superfluiditas.
Aplikasi Helium
Helium memiliki berbagai aplikasi penting dalam industri dan penelitian ilmiah:
- Balon dan Kapal Udara: Helium digunakan untuk mengisi balon dan kapal udara karena sifatnya yang ringan dan tidak mudah terbakar.
- Kriogenika: Helium cair digunakan sebagai pendingin dalam penelitian kriogenik, terutama dalam studi superkonduktivitas dan superfluiditas.
- Pengelasan Busur: Helium digunakan sebagai gas pelindung dalam pengelasan busur karena sifat inertnya yang mencegah reaksi kimia dengan logam yang sedang dilas.
- Sistem Pernapasan Laut Dalam: Helium digunakan dalam campuran gas pernapasan untuk penyelam laut dalam karena tidak beracun dan tidak menyebabkan keracunan nitrogen.
- Penumbuhan Kristal Silikon: Helium digunakan dalam proses penumbuhan kristal silikon karena kemampuan isolasinya yang baik.
Cara Kerja Helium dalam Aplikasi Industri
Dalam aplikasi industri, helium bekerja berdasarkan sifat-sifat uniknya:
- Penggunaan sebagai Pendingin: Dalam kriogenika, helium cair digunakan untuk mendinginkan bahan hingga suhu yang sangat rendah. Proses ini melibatkan pendinginan pemuaian, di mana helium didinginkan di bawah titik inversi Joule-Thomson, sehingga memungkinkan pendinginan lebih lanjut melalui ekspansi.
- Penggunaan sebagai Gas Pelindung: Dalam pengelasan busur, helium digunakan untuk mencegah oksidasi logam yang dilas dengan menghalangi udara dari mencapai area las. Hal ini memastikan kualitas las yang lebih baik dan mencegah kerusakan akibat reaksi kimia.
- Penggunaan dalam Balon: Helium digunakan dalam balon karena sifatnya yang ringan dan tidak mudah terbakar. Ini memungkinkan balon untuk mengapung di udara tanpa risiko kebakaran.
Fenomena Superfluiditas Helium
Salah satu fenomena paling menarik dari helium adalah superfluiditas, yang terjadi pada helium-4 ketika didinginkan di bawah titik lambdanya (sekitar 2.1768 K). Dalam keadaan ini, helium II menunjukkan sifat-sifat yang tidak biasa, seperti viskositas nol dan kemampuan mengalir melalui celah yang sangat kecil tanpa hambatan.
Penelitian dan Pengembangan
Helium terus menjadi subjek penelitian dalam berbagai bidang, terutama dalam fisika kuantum dan kriogenika. Penelitian tentang superfluiditas dan superkonduktivitas menggunakan helium cair membantu memahami fenomena kuantum pada skala makroskopik.
Kesimpulan
Helium adalah unsur kimia yang sangat unik dengan sifat-sifat yang membuatnya sangat berguna dalam berbagai aplikasi industri dan ilmiah. Dari penggunaan dalam balon hingga penelitian kriogenik, helium terus memainkan peran penting dalam kemajuan teknologi dan pengetahuan ilmiah. Pemahaman tentang sifat-sifat helium dan cara kerjanya dapat membantu pelajar dan mahasiswa memahami konsep-konsep dasar kimia dan fisika yang lebih dalam.
Dalam penelitian dan aplikasi industri, helium akan terus menjadi unsur yang sangat penting karena sifat inert dan konduktivitas termalnya yang tinggi. Oleh karena itu, memahami helium dan cara kerjanya tidak hanya penting untuk pelajar kimia, tetapi juga bagi siapa saja yang tertarik dengan teknologi dan penelitian ilmiah.
Sumber: wikipedia.org, prosesproduksi.com, umpgas.com
