原子番号 2は何？

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原子番号 2は何？

1. 水素
2. ヘリウム
3. リチウム
4. ベリリウム

【答え】　ヘリウム

ヘリウム（Helium, He）は、その独特の性質から様々な分野で利用されている貴重な気体です。

ヘリウムの主な特徴

1. 極めて軽い:
   • 水素に次いで2番目に軽い元素です。空気の約1/7の軽さです。この軽さが浮揚力に利用されます。
   • ガス比重は空気(1)に対し約 0.14 です。
2. 不活性ガス:
   • 貴ガス（希ガス）に属し、他の物質とほとんど化学反応を起こしません。このため、非常に安定しており、不燃性で毒性がありません。
3. 極低温を実現可能:
   • 沸点が最も低い元素であり、−268.9℃（4.2K）という超低温で液体になります。これは絶対零度（−273.15℃）に非常に近い温度です。加圧しないと固体にならないという特異な性質も持ちます。
4. 分子サイズが小さい:
   • 分子が非常に小さいため、微細な隙間にも浸透しやすい性質があります。
5. 高い熱伝導性:
   • 空気の約6倍、比熱は約5倍の高い熱伝導性を持っています。熱を素早く奪い、温度を下げるのに効果的です。
6. 無色、無味、無臭:
   • 常温では無色透明の気体で、味も匂いもありません。

ヘリウムの主な使い道

ヘリウムのこれらの特徴を活かして、幅広い分野で利用されています。

1. 冷却剤（極低温利用）:
   • MRI診断装置: 医療現場で人体内部を画像化するMRI装置の超電導磁石を冷却するために不可欠です。
   • リニアモーターカー: 超電導磁石の冷却に用いられ、浮上走行を実現します。
   • 半導体製造: 半導体製造プロセスにおける冷却ガスや、精密な加工中の熱除去に利用されます。
   • 低温物理学研究: 超伝導や超流動など、絶対零度に近い環境での物質の性質を研究するために使用されます。
   • 量子コンピュータ: 極低温環境が必要な量子コンピュータの冷却に用いられます。
2. 浮揚力利用:
   • 風船・アドバルーン: 空気よりも軽いため、イベントや広告用の風船、アドバルーンに用いられます。不燃性であるため、水素よりも安全です。
   • 飛行船: かつては水素が使われていましたが、安全性の観点からヘリウムが主に使用されています。
3. 不活性雰囲気:
   • 溶接・冶金: 酸化や窒素と反応しやすい材料の溶接や溶解・加工において、不活性な雰囲気ガスとして使用されます。
   • 光ファイバー製造: 光ファイバーの製造プロセスにおける冷却ガスやキャリアガスとして利用されます。
4. リークテスト（漏れ検査）:
   • 分子サイズが小さく、他のガスがほとんど存在しないため、高い真空性が求められる装置や配管の微細な漏れを検出するために使用されます。
5. 呼吸用ガス:
   • 深海潜水: 窒素が血液中に溶け込むことによる潜水病（減圧症）のリスクを軽減するため、ヘリウムと酸素の混合ガス（ヘリオックス）が使用されます。ヘリウムは窒素よりも麻酔作用が少なく、粘度が低いため呼吸抵抗も小さいです。
6. 分析用キャリアガス:
   • ガスクロマトグラフィーなどの分析装置において、試料を運ぶキャリアガスとして利用されます。

ヘリウムの安全性に関する注意点

• 酸欠: ヘリウムは無害な気体ですが、高濃度で吸引すると空気中の酸素が不足し、酸欠状態になる可能性があります。風船用のヘリウムは高純度であるため、直接吸い込むことは絶対に避けるべきです。最悪の場合、意識障害や死亡に至ることもあります。
• 高圧ガス: ボンベに充填されたヘリウムは高圧であるため、適切な取り扱いが必要です。転倒や破損による事故を防ぐため、安全な場所での保管や使用が求められます。

ヘリウムは、そのユニークな物理的・化学的性質から、現代の先端技術や医療、レジャーなど多岐にわたる分野で不可欠な存在となっています。しかし、地球上での存在量が限られているため、その安定供給や回収・再利用が重要な課題となっています。