هيليوم: الفرق بين النسختين

'''الهيليوم''' هو [[عنصر كيميائي]] له الرمز '''He''' وله [[عدد ذري|العدد الذري]] 2. يقع الهيليوم في [[جدول دوري|الجدول الدوري]] ضمن [[عناصر الدورة الأولى]] وعلى رأس [[غاز نبيل|عناصر المجموعة الثامنة عشر]]. في الظروف القياسيّة من الضغط ودرجة الحرارة فإنّ الهيليوم عبارة عن [[غاز]] عديم اللون والرائحة، غير سام وليس له مذاق. ينتمي الهيليوم إلى [[غاز نبيل|الغازات النبيلة]] لذلك فهو [[غاز خامل]] أحادي الذرة، وبسبب خموله الكيميائي لا توجد [[جزيء|جزيئات]] له، فهو يوجد دائماً في صورته الذريّة. للهيليوم أقلّ [[نقطة غليان|درجة غليان]] و[[نقطة انصهارالانصهار|انصهار]] مقارنةً ببقيّة العناصر الكيميائيّة، وهو يوجد أغلب الأحيان في الحالة الغازيّة باستثناء ظروف خاصة جداً.

يعدّ الهيليوم ثاني أخفّ العناصر في الكون بعد [[هيدروجين|الهيدروجين]]، كما أنه ثاني أكثر العناصر [[وفرة العناصر الكيميائية|وفرةً]] في الكون، حيث يشكّل 24% من الكون بالنسبة لكتلة العناصر. بالنسبة لوفرته على الأرض فإن الهيليوم نادر الوجود طبيعيّاً، حيث يشكّل فقط 5.2 [[جزء في المليون|جزء من المليون]] بالنسبة [[غلاف جوي|للغلاف الجوي]]. للهيليوم عدّة [[نظير (كيمياء)|نظائر]] لكنّ أكثر من 99% من الهيليوم على الأرض هو هيليوم-4، والذي تتألّف نواته من [[بروتون]]ين و[[نيوترون]]ين اثنين.

يوجد غاز الهيليوم في بعض حقول [[غاز طبيعي|الغاز الطبيعي]] بنسبة تصل إلى 7% حجماً، حيث يستخرج من هناك بواسطة [[تقطير بالتجزئة|التقطير التجزيئي]]. تجدر الإشارة إلى أن مصادر الهيليوم قابلة للنفاد، حيث أنّه العنصر الوحيد الذي لديه [[سرعة الإفلات|سرعة إفلات]]، أي أنه عندما يطلق في الغلاف الجوي فإنه يتسرّب إلى الفضاء الخارجي.<ref>{{استشهاد بخبر|الأخير=Connor |الأول=Steve |المسارمسار=http://www.independent.co.uk/news/science/why-the-world-is-running-out-of-helium-2059357.html |العنوانعنوان=Why the world is running out of helium – Science – News |الناشرناشر=The Independent |التاريختاريخ=2010-08-23 |تاريخ الوصول=2013-09-16 |المكانمكان=London| مسار الأرشيفأرشيف = httphttps://web.archive.org/web/20180613222117/https://www.independent.co.uk/news/science/why-the-world-is-running-out-of-helium-2059357.html | تاريخ الأرشيفأرشيف = 13 يونيو 2018 }}</ref><ref>{{مرجع ويب|المؤلفمؤلف=Posted by Ethan on December 12, 2012 |المسارمسار=http://scienceblogs.com/startswithabang/2012/12/12/why-the-world-will-run-out-of-helium/ |العنوانعنوان=Why the World Will Run Out of Helium – Starts With A Bang |الناشرناشر=Scienceblogs.com |التاريختاريخ=2012-12-12 |تاريخ الوصول=2013-09-16| مسار الأرشيفأرشيف = https://web.archive.org/web/20190504150641/https://scienceblogs.com/startswithabang/2012/12/12/why-the-world-will-run-out-of-helium | تاريخ الأرشيفأرشيف = 4 مايو 2019 }}</ref><ref>Witchalls, Clint (18 August 2010) [http://www.newscientist.com/article/mg20727735.700-nobel-prizewinner-we-are-running-out-of-helium.html Nobel prizewinner: We are running out of helium]. ''New Scientist''. {{Webarchive|url=httphttps://web.archive.org/web/20150608064027/http://www.newscientist.com/article/mg20727735.700-nobel-prizewinner-we-are-running-out-of-helium.html |date=08 يونيو 2015}}</ref>

يعد الهيليوم العنصر الوحيد الذي اكتشف في الكون وذلك على الشمس قبل أن يكتشف على الأرض. حدث ذلك عندما لاحظ الفلكي [[بيير جانسين]] وجود خط أصفر لامع في [[طيف الانبعاث|طيف الإصدار]] [[غلاف لوني|للغلاف اللوني]] للشمس أثناء حادثة [[كسوف الشمس|كسوف كلّي للشمس]] في الهند عام 1868.<ref name="frnch">{{Cite journal|العنوانعنوان = French astronomers in India during the 17th&nbsp;– 19th centuries |journalصحيفة = Journal of the British Astronomical Association|volumeالمجلد =101|issueالعدد = 2|الصفحاتصفحات = 95–100|bibcode = 1991JBAA..101...95K|المؤلفمؤلف = Kochhar, R. K.|السنةسنة=1991}}</ref><ref name="nbb">{{مرجع كتاب| المؤلفمؤلف = Emsley, John| العنوانعنوان = Nature's Building Blocks| الناشرناشر = Oxford University Press| السنةسنة = 2001| المكانمكان = Oxford| الصفحاتصفحات = 175–179| الرقم المعياري = 0-19-850341-5}}</ref> في ذات العام لاحظ الفلكي [[جوزيف نورمان لوكير]] نفس الخط الأصفر من الطيف الضوئي للشمس، وأسماه [[خطوط فراونهوفر|خط فراونهوفر]] D₃، لأن له [[طول الموجة|طول موجة]] مقداره 587.49 [[نانومتر]] وهو قريب من خطوط D₁ و D₂ [[صوديوم|للصوديوم]].<ref name=enc>{{مرجع كتاب|العنوانعنوان= The Encyclopedia of the Chemical Elements |الصفحاتصفحات =256–268 |المؤلفمؤلف = Clifford A. Hampel |المكانمكان=New York |الرقم المعياري = 0-442-15598-0 |السنةسنة = 1968 |الناشرناشر =Van Nostrand Reinhold}}</ref> بعد ذلك، استنتج لوكير أن [[خط طيفي|الخط الطيفي]] هذا سببه عنصر موجود في الشمس وغير موجود على الأرض، فأطلق عليه سويّة مع [[إدوارد فرانكلاند]] الاسم الإغريقي للشمس ἥλιος [[هيليوس (توضيح)|هيليوس]].<ref>{{مرجع ويب| العنوانعنوان=Helium|الناشرناشر = Oxford English Dictionary| السنةسنة = 2008| المسارمسار = http://dictionary.oed.com/cgi/entry/50104457?| تاريخ الوصول = 2008-07-20}}</ref><ref>{{مرجع كتاب|المؤلفمؤلف=Thomson, W.|السنةسنة=1872|الناشرناشر=Rep. Brit. Assoc. xcix|العنوانعنوان=Frankland and Lockyer find the yellow prominences to give a very decided bright line not far from D, but hitherto not identified with any terrestrial flame. It seems to indicate a new substance, which they propose to call Helium}}</ref><ref>{{Cite journal|المؤلفمؤلف=Thomson, William |التاريختاريخ=August 3, 1871 |volumeالمجلد=4 |الصفحاتصفحات=261–278 [268] | doi=10.1038/004261a0 |العنوانعنوان=Inaugural Address of Sir William Thompson |journalصحيفة=Nature |المسارمسار=http://books.google.com/books?id=IogCAAAAIAAJ&pg=PA268 |اقتباس=|bibcode = 1871Natur...4..261. |issueالعدد=92}}</ref>

في عام 1895، استطاع العالم البريطاني [[وليام رامزي]] أن يعزل الهيليوم على الأرض، عندما قام بمعالجة معدن الكليفيت (وهو معدن مشابه [[يورانينيت|لليورانينيت]] مع وجود حوالي 10% من [[عنصر أرضي نادر|العناصر الأرضية النادرة]]) وذلك [[حمض معدني|بأحماض معدنيّة]]. توقع رامزي وجود [[أرغون (عنصر كيميائي)|الأرغون]]، ولكنه بعدما قام بفصل [[نيتروجين|النيتروجين]] و[[أكسجين|الأكسجين]] من الغازات المتحرّرة من أثر [[حمض الكبريتيك]]، لاحظ وجود خط أصفر مميّز في طيف إصدار المادّة المستخرجة، والذي يشبه خط D₃ في طيف الشمس، وشخّصت هذه العيّنات على أنّها هيليوم من قبل لوكير والفيزيائي البريطاني [[وليام كروكس]].<ref name=enc/><ref>{{Cite journal|العنوانعنوان = On a Gas Showing the Spectrum of Helium, the Reputed Cause of D3، One of the Lines in the Coronal Spectrum. Preliminary Note|المؤلفمؤلف = Ramsay, William|journalصحيفة = Proceedings of the Royal Society of London|volumeالمجلد = 58|issueالعدد = 347–352|الصفحاتصفحات = 65–67|السنةسنة = 1895|doi = 10.1098/rspl.1895.0006}}</ref><ref>{{Cite journal|العنوانعنوان = Helium, a Gaseous Constituent of Certain Minerals. Part I|المؤلفمؤلف = Ramsay, William|journalصحيفة = Proceedings of the Royal Society of London|volumeالمجلد = 58|issueالعدد = 347–352|الصفحاتصفحات = 80–89|السنةسنة = 1895|doi = 10.1098/rspl.1895.0010}}</ref><ref>{{Cite journal|العنوانعنوان = Helium, a Gaseous Constituent of Certain Minerals. Part II--|المؤلفمؤلف = Ramsay, William|journalصحيفة = Proceedings of the Royal Society of London|volumeالمجلد = 59|issueالعدد = 1|الصفحاتصفحات = 325–330|السنةسنة = 1895|doi = 10.1098/rspl.1895.0097}}</ref> في تجربة منفصلة قام العالم [[بير تيودور كليفه]] مع مساعده أبراهام لانغليت بجمع عينات من غاز الهيليوم من معدن الكليفيت في [[جامعة أوبسالا]] في السويد وذلك من أجل تحديد [[كتلة ذرية|كتلته الذريّة]].<ref name="nbb"/><ref>{{Cite journal|العنوانعنوان = Das Atomgewicht des Heliums|المؤلفمؤلف = Langlet, N. A.|journalصحيفة = Zeitschrift für anorganische Chemie|volumeالمجلد = 10|issueالعدد = 1| الصفحاتصفحات = 289–292|السنةسنة = 1895|doi =10.1002/zaac.18950100130|اللغةلغة= German}}</ref><ref>{{مرجع كتاب| chapter= Bibliography of Helium Literature|المؤلفمؤلف =Weaver, E.R.| العنوانعنوان=Industrial & Engineering Chemistry|السنةسنة=1919}}</ref>

في عام 1907، أظهر العالم [[إرنست رذرفورد]] مع توماس رويدز أن [[جسيم ألفا]] هو [[نواة الذرة|نواة]] الهيليوم، وذلك من خلال قيامه بالسماح لجسيمات ألفا أن تخترق جدار زجاجي رقيق لأنبوب التفريغ، مما أدّى إلى حدوث تفريغ للشحنة والذي سمح بدراسة طيف الغاز في الداخل.<ref name="van Delft, Dirk 2008 36–42">{{Cite journal|العنوانعنوان = Little cup of Helium, big Science |المؤلفمؤلف = van Delft, Dirk |journalصحيفة = Physics today |المسارمسار = http://www-lorentz.leidenuniv.nl/history/cold/VanDelftHKO_PT.pdf |التنسيقتنسيق=PDF|الصفحاتصفحات = 36–42 |السنةسنة = 2008 |تاريخ الوصول = 2008-07-20|مسار الأرشيفأرشيف = httphttps://web.archive.org/web/20080625064354/http://www-lorentz.leidenuniv.nl/history/cold/VanDelftHKO_PT.pdf |تاريخ الأرشيفأرشيف = June 25, 2008|وصلة مكسورة=yes}}</ref>

سُيّل الهيليوم لأول مرّة على يد الفيزيائي [[هايك كامرلينغ أونس]] عام 1908، وذلك بتبريد الغاز لأقل من درجة [[كلفن]] واحدة.<ref>{{Cite journal|العنوانعنوان = Little cup of Helium, big Science |المؤلفمؤلف = van Delft, Dirk |journalصحيفة = Physics Today |المسارمسار = http://www-lorentz.leidenuniv.nl/history/cold/VanDelftHKO_PT.pdf |التنسيقتنسيق=PDF|الصفحاتصفحات = 36–42 |السنةسنة = 2008 |تاريخ الوصول = 2008-07-20|مسار الأرشيفأرشيف = httphttps://web.archive.org/web/20080625064354/http://www-lorentz.leidenuniv.nl/history/cold/VanDelftHKO_PT.pdf |تاريخ الأرشيفأرشيف = June 25, 2008|وصلة مكسورة=yes|bibcode = 2008PhT....61c..36V|volumeالمجلد = 61|doi = 10.1063/1.2897948|issueالعدد = 3}}</ref> حاول أونس الحصول على الحالة الصلبة من الهيليوم بتخفيض درجة الحرارة، لكنه لم يتمكّن من ذلك، لأنه لا توجد للهيليوم [[نقطة ثلاثية]] يكون عندها توازن بين الحالات الثلاثة للمادة. بالرغم من ذلك، تمكّن تلميذ أونس الفيزيائي [[فيليم هندريك كيسوم]] من تصليب 1 سم³ من الهيليوم بتطبيق ضغط إضافي عند درجات حرارة منخفضة وذلك عام 1926.<ref>{{استشهاد بخبر|العنوانعنوان = Coldest Cold| الناشرناشر = Time Inc.| التاريختاريخ = 1929-06-10| المسارمسار = http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,751945,00.html| تاريخ الوصول = 2008-07-27| مسار الأرشيفأرشيف = httphttps://web.archive.org/web/20130721134040/http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,751945,00.html | تاريخ الأرشيفأرشيف = 21 يوليو 2013 }}</ref>

في عام 1938، اكتشف الفيزيائي [[بيوتر كابيتسا]] أن النظير [[هيليوم-4]] عديم اللزوجة تقريباً في درجات قريبة من [[صفر مطلق|الصفر المطلق]]، وهي الظاهرة التي تعرف اليوم [[ميوعة فائقة|بالميوعة الفائقة]].<ref>{{Cite journal|العنوانعنوان = Viscosity of Liquid Helium below the λ-Point |المؤلفمؤلف = Kapitza, P. |journalصحيفة =Nature|volumeالمجلد = 141|issueالعدد = 3558 |الصفحةصفحة = 74 |doi = 10.1038/141074a0 |السنةسنة = 1938}}</ref> في عام 1972، لوحظت نفس الظاهرة لدى النظير [[هيليوم-3]] وذلك من قبل الفيزيائيّين [[دوغلاس أوشيروف]] و[[ديفد لي]] و[[روبرت ريتشاردسون]]، وحازوا بذلك [[جائزة نوبل في الفيزياء]] عام 1996.<ref>{{Cite journal|العنوانعنوان = Evidence for a New Phase of Solid He³ |المؤلفمؤلف = Osheroff, D. D.; Richardson, R. C.; Lee, D. M. |journalصحيفة = Phys. Rev. Lett. |volumeالمجلد = 28 |issueالعدد = 14 |الصفحاتصفحات = 885–888 |doi = 10.1103/PhysRevLett.28.885 |السنةسنة = 1972 |bibcode=1972PhRvL..28..885O}}</ref>

اكتشف وجود غاز الهيليوم مع الغاز الطبيعي في الأرض بكميات كافية للإنتاج عام 1903 أثناء التنقيب عن النفط في [[ديكستر (كانساس)|ديكستر]] في ولاية كانساس الأمريكية، حيث جمعت كمية من غاز غير قابل للاشتعال. بإجراء عملية تحليل للعيّنة في [[جامعة كانساس]] وجد أن الغاز يتألّف من 72% [[نيتروجين]] و 15% [[ميثان]] و1% [[هيدروجين]] و12% من غاز لم يتعرّف عليه حينئذ.<ref name="nbb"/><ref>{{Cite journal|المؤلفمؤلف = McFarland, D. F. |العنوانعنوان = Composition of Gas from a Well at Dexter, Kan |volumeالمجلد = 19|الصفحاتصفحات = 60–62 |السنةسنة = 1903 |journalصحيفة = Transactions of the Kansas Academy of Science |doi = 10.2307/3624173|jstor = 3624173}}</ref> بإجراء عملية بحث أعمق وجد هاميلتون كادي و ديفد ماكفارلاند من جامعة كانساس أن 1.84% من العيّنة عبارة عن غاز الهيليوم.<ref>{{مرجع ويب | العنوانعنوان = Discovery of Helium in Natural Gas at the University of Kansas | العملعمل = National Historic Chemical Landmarks | الناشرناشر = American Chemical Society | المسارمسار = http://www.acs.org/content/acs/en/education/whatischemistry/landmarks/heliumnaturalgas.html | تاريخ الوصول = 2014-02-21| مسار الأرشيفأرشيف = https://web.archive.org/web/20181107224839/https://www.acs.org/content/acs/en/education/whatischemistry/landmarks/heliumnaturalgas.html | تاريخ الأرشيفأرشيف = 7 نوفمبر 2018 }}</ref><ref>{{Cite journal|المؤلفمؤلف = Cady, H.P. |الأخير2=McFarland|الأول2=D. F.|العنوانعنوان = Helium in Natural Gas |journalصحيفة = Science |volumeالمجلد = 24 |issueالعدد = 611|الصفحةصفحة = 344 |doi = 10.1126/science.24.611.344 |السنةسنة = 1906 |pmid = 17772798|bibcode = 1906Sci....24..344D}}</ref> أظهرت هذه الأبحاث أنّه على الرغم من ندرة وجود الهيليوم على الأرض فإنّه يتركّز تحت [[السهول الكبرى]] بكميّات كبيرة كافية كناتج ثانوي في عملية استخراج [[غاز طبيعي|الغاز الطبيعي]].<ref>{{Cite journal|المؤلفمؤلف = Cady, H.P.; McFarland, D. F.|العنوانعنوان = Helium in Kansas Natural Gas |journalصحيفة = Transactions of the Kansas Academy of Science |volumeالمجلد = 20 |الصفحاتصفحات = 80–81 |السنةسنة = 1906|doi = 10.2307/3624645|jstor = 3624645}}</ref>

هذه الوقائع جعلت من الولايات المتحدة أكبر مزوّد للهيليوم، وجرى الاستفادة من ذلك في الحرب العالميّة الأولى في تعبئة [[منطاد حاجز|المناطيد الحاجزة]] بغاز أخف من الهواء مثل الهيدروجين، لكنّه غير قابل للاشتعال. بناءً على ذلك جرى استعمال الهيليوم في تجهيز المناطيد العسكريّة. أوّل منطاد استعمل لهذا الغرض سمّي U.S. Navy's C-7 وأقلعت أول رحلة تجريبيّة له من هامبتون رودز في ولاية [[فرجينيا|فيرجينيا]] إلى قاعدة بولينغ فيلد العسكريّة في [[واشنطن العاصمة|واشنطن]] في الأوّل من ديسمبر عام 1921.<ref>{{مرجع كتاب|المحررمحرر=Emme, Eugene M. comp.|العنوانعنوان=Aeronautics and Astronautics: An American Chronology of Science and Technology in the Exploration of Space, 1915–1960 |السنةسنة=1961 |الصفحاتصفحات=11–19 |chapter=Aeronautics and Astronautics Chronology, 1920–1924 |chapterurl=http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/Timeline/1920-24.html |الناشرناشر=NASA|المكانمكان=Washington, D.C. |تاريخ الوصول=2008-07-20}}</ref> استمرّ استخدام الهيليوم في المجال العسكري حتى الحرب العالميّة الثانيّة في عمليّات [[لحام قوسي|اللحام القوسي]] من أجل التجهيزات العسكريّة واستخدم كغاز لكشف التسريبات في عملية [[انتشار غازي|الانتشار الغازي]] أثناء [[يورانيوم مخصب|تخصيب اليورانيوم]] لتصنيع القنبلة الذريّة في [[مشروع مانهاتن]].<ref>{{مرجع كتاب|chapter=Leak Detection|المؤلفمؤلف=Hilleret, N.|الناشرناشر=[[سيرن]]|العنوانعنوان=CERN Accelerator School, vacuum technology: proceedings: Scanticon Conference Centre, Snekersten, Denmark, 28 May&nbsp;– 3 June 1999 |المحررمحرر=S. Turner |المكانمكان=Geneva, Switzerland|المسارمسار=http://cdsweb.cern.ch/record/455564 |تنسيق=PDF| السنةسنة=1999 |الصفحاتصفحات=203–212 |}}</ref>

على الرغم من ندرته على سطح الأرض فإن الهيليوم يعدّ ثاني أكثر العناصر بعد [[هيدروجين|الهيدروجين]] وفرة في الكون مشكّلاً 23% من كتلته [[باريون|الباريونيّة]].<ref name="nbb"/> تشكّلت هذه الكميّة الهائلة من الهيليوم بعد فترة قليلة من [[الانفجار العظيم]]. يتشكّل الهيليوم في [[نجم|النجوم]] نتيجة [[اندماج نووي|الاندماج النووي]] للهيدروجين في [[تفاعل بروتون-بروتون المتسلسل]] و[[دورة كربون-نيتروجين-أكسجين]] (دورة CNO)، والتي تعدّ جزءاً من [[تفاعلات الانصهار النجمي]].<ref name="bigbang">{{مرجع ويب|المؤلفمؤلف=Weiss, Achim|العنوانعنوان=Elements of the past: Big Bang Nucleosynthesis and observation|المسارمسار=http://www.einstein-online.info/spotlights/BBN_obs/?set_language=en|الناشرناشر=Max Planck Institute for Gravitational Physics|تاريخ الوصول=2008-06-23| مسار الأرشيفأرشيف = https://web.archive.org/web/20171111115106/http://www.einstein-online.info:80/spotlights/BBN_obs/?set_language=en | تاريخ الأرشيفأرشيف = 11 نوفمبر 2017 | وصلة مكسورة = yes }}; {{Cite journal|المؤلفمؤلف=Coc, A. ''et al.''|العنوانعنوان=Updated Big Bang Nucleosynthesis confronted to WMAP observations and to the Abundance of Light Elements|journalصحيفة=Astrophysical Journal|volumeالمجلد=600|السنةسنة=2004|issueالعدد=2|الصفحةصفحة=544|doi=10.1086/380121|bibcode=2004ApJ...600..544C|arxiv = astro-ph/0309480|الأول2=Elisabeth|الأول3=Pierre|الأول4=Abderrahim|الأول5=Carmen}}</ref>

إنّ تركيز الهيليوم في [[غلاف جوي|الغلاف الجوي]] للأرض يعادل 5.2 جزء في المليون، وهو يتركّز في طبقات الجو العليا من [[غلاف الأرض الجوي]].<ref>{{Cite journal|المؤلفمؤلف=Oliver, B. M.; Bradley, James G.|السنةسنة=1984 |العنوانعنوان= Helium concentration in the Earth's lower atmosphere |journalصحيفة=Geochimica et Cosmochimica Acta |volumeالمجلد=48 |issueالعدد=9 |الصفحاتصفحات=1759–1767 |doi=10.1016/0016-7037(84)90030-9|bibcode = 1984GeCoA..48.1759O}}</ref><ref>{{مرجع ويب|المسارمسار=http://www.srh.weather.gov/jetstream/atmos/atmos_intro.htm |العنوانعنوان=The Atmosphere: Introduction |العملعمل=JetStream&nbsp;– Online School for Weather |الناشرناشر=National Weather Service |التاريختاريخ = 2007-08-29 |تاريخ الوصول = 2008-07-12|مسار الأرشيفأرشيف = httphttps://web.archive.org/web/20080113234621/http://www.srh.weather.gov/jetstream/atmos/atmos_intro.htm |تاريخ الأرشيفأرشيف = January 13, 2008|وصلة مكسورة=yes}}</ref> هذا التركيز الضئيل ثابت نسبياً في الغلاف الجوّي رغم الإنتاج المستمرّ للهيليوم، ويعود ذلك إلى انفلات الغاز من الغلاف الجوّي للأرض إلى الفضاء الخارجي وذلك بعدّة آليّات مقترحة.<ref>{{Cite journal|المؤلفمؤلف=Lie-Svendsen, Ø.; Rees, M. H.|السنةسنة=1996 |العنوانعنوان=Helium escape from the terrestrial atmosphere: The ion outflow mechanism |journalصحيفة=Journal of Geophysical Research |volumeالمجلد=101 |issueالعدد=A2 |الصفحاتصفحات=2435–2444 |doi=10.1029/95JA02208|bibcode=1996JGR...101.2435L}}</ref><ref>{{مرجع ويب|المسارمسار=http://www.astronomynotes.com/solarsys/s3.htm|chapter=Atmospheres|العنوانعنوان=Nick Strobel's Astronomy Notes|السنةسنة=2007|تاريخ الوصول=2007-09-25|المؤلفمؤلف=Strobel, Nick| مسار الأرشيفأرشيف = https://web.archive.org/web/20180822012716/http://www.astronomynotes.com/solarsys/s3.htm | تاريخ الأرشيفأرشيف = 22 أغسطس 2018 }}</ref>

إنّ معظم الهيليوم الموجود على الأرض هو نتيجة [[اضمحلال نشاط إشعاعي|الاضمحلال الإشعاعي]] للعناصر الثقيلة نتيجة إطلاق [[جسيم ألفا|جسيمات ألفا]] ²⁺He، والتي تتجمّع إلكتروناتها لتشكّل الهيليوم عندما تصطدم بالغلاف الصخري. لذلك يوجد الهيليوم بكميّات كبيرة نسبياً في تركيب عدّة معادن [[يورانيوم|لليورانيوم]] و[[ثوريوم|الثوريوم]] بسبب إطلاقها لجسيمات ألفا أثناء اضمحلالها الإشعاعي مثل [[يورانينيت|اليورانينيت]] (خاصةً الكليفيت، وهو أحد مشتقّات اليورانيتيت) و[[كارنوتيت|الكارنوتيت]] و[[مونازيت|المونازيت]]. على هذا الأساس ينتج سنوياً حوالي 3000 [[طن|طن متري]] من الهيليوم عبر [[غلاف الأرض الصخري]].<ref name="cook">{{Cite journal|المؤلفمؤلف=Cook, Melvine A. |السنةسنة=1957 |العنوانعنوان=Where is the Earth's Radiogenic Helium? |journalصحيفة= Nature |volumeالمجلد=179|issueالعدد=4552 |الصفحةصفحة=213 |doi=10.1038/179213a0|bibcode = 1957Natur.179..213C}}</ref><ref>{{Cite journal|المؤلفمؤلف= Aldrich, L. T.; Nier, Alfred O.|السنةسنة=1948 |العنوانعنوان=The Occurrence of He³ in Natural Sources of Helium |journalصحيفة = Phys. Rev. |volumeالمجلد=74|issueالعدد= 11 |الصفحاتصفحات= 1590–1594 |doi=10.1103/PhysRev.74.1590|bibcode = 1948PhRv...74.1590A}}</ref><ref>{{Cite journal|المؤلفمؤلف=Morrison, P.; Pine, J.|السنةسنة=1955 |العنوانعنوان= Radiogenic Origin of the Helium Isotopes in Rock |journalصحيفة = Annals of the New York Academy of Sciences |volumeالمجلد=62 |issueالعدد=3 |الصفحاتصفحات=71–92 |doi=10.1111/j.1749-6632.1955.tb35366.x|bibcode = 1955NYASA..62...71M}}</ref> إنّ تركيز الهيليوم في القشرة الأرضية هو 8 جزء في البليون، وفي مياه البحار فقط حوالي 4 جزء في الترليون. توجد كمّيّات قليلة من الهيليوم في [[ينبوع|الينابيع]] المعدنيّة و[[غاز بركاني|الغازات البركانيّة]] و[[حجر نيزكي|الأحجار النيزكيّة]].

إنّ المصدر الطبيعي الأكبر للهيليوم هو وجوده في بعض آبار [[غاز طبيعي|الغاز الطبيعي]] نتيجة احتباسه تحت الطبقات الصخريّة للأرض. تختلف التراكيز حسب المواقع من عدّة أجزاء في المليون إلى حوالي 7% حجماً من كميّة الغاز المستخرجة كما في حقل الغاز في [[مقاطعة سان خوان،خوان (نيومكسيكو)|مقاطعة سان خوان]] في نيومكسيكو.<ref>{{Cite journal|المؤلفمؤلف=Zartman, R. E. |السنةسنة=1961 |العنوانعنوان= Helium Argon and Carbon in Natural Gases |journalصحيفة = Journal of Geophysical Research |volumeالمجلد=66 |issueالعدد=1 |الصفحاتصفحات=277–306 |doi=10.1029/JZ066i001p00277 |الأخير2=Wasserburg |الأول2=G. J. |الأخير3=Reynolds |الأول3=J. H. |bibcode=1961JGR....66..277Z}}</ref><ref>{{Cite journal|المؤلفمؤلف=Broadhead, Ronald F. |السنةسنة=2005 |العنوانعنوان= Helium in New Mexico&nbsp;– geology distribution resource demand and exploration possibilities |journalصحيفة = New Mexico Geology |volumeالمجلد=27 |issueالعدد=4 |الصفحاتصفحات=93–101 |المسارمسار=http://geoinfo.nmt.edu/publications/periodicals/nmg/downloads/27/n4/nmg_v27_n4_p93.pdf |التنسيقتنسيق=PDF|تاريخ الوصول=2008-07-21}}</ref>

ينتج غاز الهيليوم بشكلٍ صناعي بعملية [[تقطير تجزيئيبالتجزئة|التقطير التجزيئي]] للغاز الطبيعي، والذي يمكن أن يوجد بنسبة تصل حتى 7% حجماً.<ref>{{مرجع ويب| المؤلفمؤلف = Winter, Mark| العنوانعنوان = Helium: the essentials| الناشرناشر = University of Sheffield|السنةسنة = 2008| المسارمسار = http://www.webelements.com/helium/| تاريخ الوصول = 2008-07-14| مسار الأرشيفأرشيف = https://web.archive.org/web/20190404171528/https://www.webelements.com/helium/ | تاريخ الأرشيفأرشيف = 4 أبريل 2019 }}</ref> بما أن للهيليوم [[نقطة غليان]] أقلّ من أيّ عنصر كيميائي آخر، فإنّ تطبيق درجات حرارة منخفضة عند ضغوط مرتفعة يؤدي إلى [[إسالة|تسييل]] الغازات الأخرى مثل [[نيتروجين|النيتروجين]] و[[ميثان|الميثان]]. بعد ذلك تجري عملية تنقية لغاز الهيليوم بالتعريض المتتالي لدرجات حرارة منخفضة بحيث يضمن عدم بقاء أي أثر لغازات أخرى. كخطوة نهائية للتنقية يستعمل [[كربون نشط|الفحم المنشّط]] مما يعطي نقاوة تصل إلى 99.995% وتدعى بنقاوة من الدرجة A.<ref name=enc/> إنّ الشائبة الرئيسيّة في الهيليوم من الدرجة A هو غاز [[نيون|النيون]]. في مرحلة الإنتاج النهائيّة يسيّل الهيليوم من خلال عمليات [[تبريد عميق]]ة بحيث يكون على شكل [[هيليوم سائل]]، ممّا يسهّل من عملية النقل، حيث أن حاوية نقل الهيليوم كسائل تسع أكثر بخمسة أضعاف الحجم الذي تنقله حاويات الهيليوم كغاز.<ref name="wwsupply"/><ref>{{Cite conference| author = Cai, Z. ''et al.''|title = Modelling Helium Markets| publisher = University of Cambridge| year = 2007| url = http://www.jbs.cam.ac.uk/programmes/phd/downloads/conference_spring2007/papers/cai.pdf| format=PDF| accessdate = |archiveurl=httphttps://web.archive.org/web/20090326072513/http://www.jbs.cam.ac.uk/programmes/phd/downloads/conference_spring2007/papers/cai.pdf|archivedate=2009-03-26}}</ref>

تعدّ الولايات المتّحدة الأمريكيّة أكبر منتج لغاز الهيليوم حيث أتت مرحلة كانت تنتج فيها أكثر من 90% من الاحتياج العالمي لهذا الغاز، وما تبقى تنتجه محطّات توجد في كندا وبولونيا وروسيا، بالإضافة إلى عدّة دول أخرى. إنّ معظم الهيليوم المستخرج في الولايات المتّحدة هو من حقل هيوغوتون للغاز في ولاية [[كانساس]]، بالإضافة إلى حقول أخرى في [[أوكلاهوما]] وفي حقل بانهاندل في [[تكساس]].<ref name="wwsupply"/><ref>Pierce, A.P., Gott, G.B., and Mytton, J.W., Uranium and Helium in the Panhandle Gas Field Texas, and Adjacent Areas,Geological Survey Professional Paper 454-G, Washington:US Government Printing Office, 1964</ref> للهيليوم استهلاك كبير في الولايات المتّحدة، ومنذ أوائل القرن العشرين فإن للولايات المتّحدة مخزون وطني من هذه الخامة. قُدّر استهلاك الولايات المتحدة من غاز الهيليوم عام 2000 بحوالي 15 مليون كغ سنوياً.<ref>{{مرجع ويب|المسارمسار=http://minerals.usgs.gov/ds/2005/140/helium-use.pdf|التنسيقتنسيق=PDF| العنوانعنوان= Helium End User Statistic|تاريخ الوصول=2008-07-20|الناشرناشر = U.S. Geological Survey| مسار الأرشيفأرشيف = https://web.archive.org/web/20130312072439/http://minerals.usgs.gov/ds/2005/140/helium-use.pdf | تاريخ الأرشيفأرشيف = 12 مارس 2013 }}</ref> في منتصف التسعينات افتتحت محطّة جديدة لتوليد الهيليوم في مدينة [[أرزيو]] الجزائريّة لها القدرة على إنتاج 17 مليون متر مكعّب من غاز الهيليوم مما يغطّي الطلب الأوروبي من الهيليوم في السوق العالمي. وبين عامي 2004 و 2006 افتتحت محطّتان جديدتان لإنتاج الهيليوم وذلك في [[رأس لفان]] في قطر وفي مدينة [[سكيكدة]] في الجزائر. مع افتتاح محطّة سكيكدة أصبحت الجزائر ثاني منتج للهيليوم في السوق العالمي.<ref name="wwsupply">{{Cite journal

|العنوانعنوان=Challenges to the Worldwide Supply of Helium in the Next Decade |المؤلفمؤلف=Smith, E. M.; Goodwin, T. W.; Schillinger, J. |journalصحيفة=Advances in Cryogenic Engineering |volumeالمجلد=A |issueالعدد=710 |الصفحاتصفحات=119–138

|السنةسنة=2003 |doi=10.1063/1.1774674}}</ref> حسب إحصاءات أجريت عام 2008، فقد استخرج حوالي 169 مليون متر مكعّب من الهيليوم من الغاز الطبيعي وذلك بنسبة 78% من [[الولايات المتحدة|الولايات المتحدة الأمريكية]] و10% من [[الجزائر]] ومعظم ما تبقّى تنتجه دول متعدّدة على رأسها [[روسيا]] و[[بولونيا (توضيح)|بولونيا]] و[[قطر]].<ref>{{Cite conference| title = Helium| booktitle = Mineral Commodity Summaries| pages = 74–75| publisher = U.S. Geological Survey|year = 2009| url = http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/helium/mcs-2009-heliu.pdf| format = PDF| accessdate =}}</ref>

|الأخير=Kaplan |الأول=Karen H. |التاريختاريخ = June 2007|العنوانعنوان=Helium shortage hampers research and industry

|periodical=Physics Today |الناشرناشر=American Institute of Physics

|volumeالمجلد=60 |issueالعدد=6 |الصفحاتصفحات=31–32

|التاريختاريخ = October 2007|العنوانعنوان=Updates: Into Thin Air |تاريخ الوصول=2008-08-04

|periodical=Scientific American |الناشرناشر=Scientific American, Inc. |volumeالمجلد=297 |issueالعدد=4 |الصفحةصفحة=18

|المسارمسار=http://www.sciamdigital.com/index.cfm?fa=Products.ViewIssuePreview&ARTICLEID_CHAR=E0D18FB2-3048-8A5E-104115527CB01ADB

| مسار الأرشيفأرشيف = httphttps://web.archive.org/web/20130311173841/http://www.sciamdigital.com/index.cfm?fa=Products.ViewIssuePreview&ARTICLEID_CHAR=E0D18FB2-3048-8A5E-104115527CB01ADB | تاريخ الأرشيفأرشيف = 11 مارس 2013 }}</ref> نتيجة محدوديّة موارد الهيليوم تجري حالياً استخدام تقنيّات يطبق فيها [[انتشار]] للغاز الطبيعي الخام عبر [[غشاء نصفشبه نفوذمنفذ|أغشية نصف نفوذة]] من أجل استرجاع وتنقية الهيليوم.<ref>{{Cite journal|العنوانعنوان = Membrane technology—A new trend in industrial gas separation |المؤلفمؤلف = Belyakov, V.P.; Durgar'yan, S. G.; Mirzoyan, B. A.|journalصحيفة = Chemical and Petroleum Engineering |volumeالمجلد = 17 |issueالعدد = 1 |الصفحاتصفحات = 19–21 |السنةسنة = 1981 |doi = 10.1007/BF01245721}}</ref>

هنالك تسعة [[نظير (كيمياء)|نظائر]] معروفة للهيليوم، اثنان منها فقط عبارة عن [[نظير مستقر|نظائر مستقرّة]] وهي [[هيليوم-4]] ⁴He و[[هيليوم-3]] ³He. يعدّ النظير هيليوم-4 هو النظير الطبيعي الأكثر وفرةً حيث أن 99.99986% من عنصر الهيليوم في الطبيعة هو هيليوم-4، وما تبقّى فهو هيليوم-3. إحصائيّاً هنالك ذرّة هيليوم-3 واحدة مقابل مليون ذرّة هيليوم-4.<ref name="nbb"/> ينتج النظير هيليوم-4 في الأرض كناتح لعمليّة [[اضمحلال ألفا]] للعناصر المشعّة الأثقل حيث تنتج [[جسيم ألفا|جسيمات ألفا]]، والتي هي عبارة عن نوى هيليوم مشحونة. تتميّز نواة النظير هيليوم-4 بثباتيّة عاليّة لأن [[نوية (ذرة)|نويّاتها]] مرتّبة بشكل كامل في [[نموذج الغلافغلافي النوويللنواة|غلافها النووي]]. إنّ الكميّات النادرة للنظير هيليوم-3 موجودة في الطبيعة منذ نشأة الأرض، بالإضافة إلى هبوط كمّيّات مصدرها من الكون، والتي كانت محتجزة ضمن [[غبار كوني|الغبار الكوني]]،<ref name="heliumfundamentals">{{مرجع ويب|المسارمسار = http://www.mantleplumes.org/HeliumFundamentals.html |العنوانعنوان = Helium Fundamentals |المؤلفمؤلف = Anderson, Don L.; Foulger, G. R.; Meibom, A.|التاريختاريخ = 2006-09-02 |تاريخ الوصول = 2008-07-20 |الناشرناشر = MantlePlumes.org| مسار الأرشيفأرشيف = https://web.archive.org/web/20190422175928/http://www.mantleplumes.org/HeliumFundamentals.html | تاريخ الأرشيفأرشيف = 22 أبريل 2019 }}</ref> كما تنتج كمّيّات قليلة من الهيليوم-3 من [[اضمحلال بيتا]] [[تريتيوم|للتريتيوم]].<ref>{{Cite journal|العنوانعنوان= Half-Life of Tritium| journalصحيفة=Physical Review|volumeالمجلد= 72|issueالعدد= 10|السنةسنة= 1947| الصفحاتصفحات= 972–972|المؤلفمؤلف= Novick, Aaron| doi=10.1103/PhysRev.72.972.2|bibcode = 1947PhRv...72..972N}}</ref>

إنّ تفاوت نسبة النظيرين هيليوم-3 وهيليوم-4 في الصخور يستخدم من أجل تحديد عمر الصخور ومعرفة أصل منشأها في [[دثاروشاح (جيولوجيا)|الغلاف الصخري]] للأرض.<ref name="heliumfundamentals"/> إنّ نسبة النظير هيليوم-3 ³He إلى هيليوم-4 ⁴He

في الكون أعلى منها على الأرض بحوالي 100 مرّة وذلك في [[وسط بين نجمي|الوسط بين النجمي]].<ref>{{Cite journal|العنوانعنوان=Isotopic Composition and Abundance of Interstellar Neutral Helium Based on Direct Measurements| journalصحيفة=Astrophysics| volumeالمجلد=45| issueالعدد=2|السنةسنة=2002| الصفحاتصفحات=131–142| المؤلفمؤلف=Zastenker G. N. | doi=10.1023/A:1016057812964|bibcode = 2002Ap.....45..131Z|الأول2=E.|الأول3=F.|الأول4=P.|الأول5=M.|first6=Yu. N.|first7=N. A.|first8=V. V.|first9=H.}}</ref> كما أنّ وفرته في النجوم كبيرة نسبياً نتيجة [[اندماج نووي|الاندماج النووي]]. إنّ المواد الكونيّة مثل [[حطام صخري|الحطام الصخري]] للأقمار والأحجار النيزكية تحوي أيضاً نسب من هيليوم-3، والتي اصطحبتها [[رياحريح شمسية|الرياح الشمسيّة]]، كما أنّ سطح القمر يحوي الهيليوم-3 بتراكيز أعلى منها على سطح الأرض.<ref>{{مرجع ويب|المسارمسار = http://fti.neep.wisc.edu/research/he3|العنوانعنوان = Lunar Mining of Helium-3 |التاريختاريخ = 2007-10-19| تاريخ الوصول = 2008-07-09| الناشرناشر = Fusion Technology Institute of the University of Wisconsin-Madison| مسار الأرشيفأرشيف = https://web.archive.org/web/20190327101950/http://fti.neep.wisc.edu/research/he3 | تاريخ الأرشيفأرشيف = 27 مارس 2019 }}</ref><ref>{{مرجع ويب|المسارمسار= http://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2007/pdf/2175.pdf|التنسيقتنسيق=PDF| العنوانعنوان = The estimation of helium-3 probable reserves in lunar regolith| المؤلفمؤلف= Slyuta, E. N.; Abdrakhimov, A. M.; Galimov, E. M.|العملعمل= Lunar and Planetary Science XXXVIII| السنةسنة=2007|تاريخ الوصول=2008-07-20| مسار الأرشيفأرشيف = https://web.archive.org/web/20180309211845/https://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2007/pdf/2175.pdf | تاريخ الأرشيفأرشيف = 9 مارس 2018 }}</ref>

إنّ مزيج من كمّيّتين متساويتين من ³He و ⁴He السائل تحت 0.8 [[كلفن]] سينفصل إلى طبقتين غير مزوجتين وذلك نتيجة لتباين [[إحصاء الكمالجسيمات|الإحصاءات الكموميّة]] لهما، حيث أن ⁴He عبارة عن [[بوزون]]، في حين أنّ ³He [[فرميون]].<ref>

|السنةسنة=

|العنوانعنوان=The Encyclopedia of the Chemical Elements

|الصفحةصفحة=264

}}</ref> يستفاد من خاصة [[امتزاجية|عدم امتزاج]] هذين النظيرين في [[ثلاجة التمديد]]، حيث يمكن استخدام هذا التطبيق للحصول على درجات حرارة بحدود بضعة ميلي كلفن.<ref>[httphttps://web.archive.org/web/20100208194054/http://na47sun05.cern.ch/target/outline/dilref.html Dilution Refrigeration]. cern.ch</ref>

[[ملف:Helium atom QM.svg|thumb|يسار|تمثيل لذرّة الهيليوم تظهر فيه [[نواة الذرة|نواة]] ذرّة الهيليوم في المنتصف وحولها [[سحابةمدار إلكترونيةذري|السحابة الإلكترونيّة]].]]

من منظور [[ميكانيكا الكم]] فإنّ الهيليوم ثاني أبسط ذرّة يمكن إجراء نموذج لها بعد [[ذرة الهيدروجين|ذرّة الهيدروجين]]. يتألّف الهيليوم من [[نواة الذرة|نواة]] تتألّف من [[بروتون]]ين و[[نيوترون]]ين اثنين، يحيط بهما [[إلكترون]]ين اثنين في [[مدار ذري|مداراتها الذريّة]]. حسب ميكانيك نيوتن التقليدي فإنه من غير الممكن تقديم حل رياضي تحليلي لنظام يتألّف من أكثر من جسيمين اثنين، وذلك حسب [[معضلة الأجسام الثلاث]]. بناءً على ذلك، تستخدم وسائل رياضيّة عدديّة عن طريق [[كيمياء حاسوبية|الكيمياء الحاسوبية]] لوضع نموذج ميكانيكي كمّي لارتباط إلكترونات الهيليوم بالنواة. رغم بساطة نموذج النواة ظاهرياً فإن معادلات معقّدة ضروريّة لوضع محاكاة لنموذج الذرّة الحقيقي.<ref>{{استشهاد بخبر|المسارمسار=http://www.sjsu.edu/faculty/watkins/helium.htm|المؤلفمؤلف=Watkins, Thayer|الناشرناشر=San Jose State University|العنوانعنوان=The Old Quantum Physics of Niels Bohr and the Spectrum of Helium: A Modified Version of the Bohr Model| مسار الأرشيفأرشيف = httphttps://web.archive.org/web/20170107004516/http://www.sjsu.edu/faculty/watkins/helium.htm | تاريخ الأرشيفأرشيف = 07 يناير 2017 }}</ref>

إنّ الهيليوم في الأحوال العادية عبارة عن غاز، وعند درجات حرارة منخفضة عند نقطة انصهاره يصبح بالطور السائل. إلا أنّ الهيليوم هو العنصر الوحيد الذي لا يمكن الحصول على الطور الصلب منه تحت ظروف الضغط العادي. يجب رفع الضغط إلى قيم تصل نحو 2.5 ميغا باسكال عند درجات حرارة منخفضة جداً (أقل من 1.5 كلفن أي ما يعادل −272 °س).<ref>{{مرجع ويب|التاريختاريخ = 2005-10-05 |المسارمسار = http://www.phys.ualberta.ca/~therman/lowtemp/projects1.htm |العنوانعنوان = Solid Helium |الناشرناشر = Department of Physics University of Alberta|تاريخ الوصول=2008-07-20| مسار الأرشيفأرشيف = httphttps://web.archive.org/web/20080531145546/http://www.phys.ualberta.ca/~therman/lowtemp/projects1.htm| تاريخ الأرشيفأرشيف = May 31, 2008}}</ref>

يشكّل الهيليوم الصلب بلّورات ولكن لا يمكن فصل الهيليوم الصلب عن السائل بصريّاً، لأن [[معامل الانكسار|قرينة الانكسار]] لهما متقاربة جداً. للهيليوم الصلب [[قابلية انضغاط]] عالية، بحيث أنه من الممكن مخبريّاً إنقاص حجمه بأكثر من 30%.<ref name="LANL.gov"/> تبلغ كثافة الهيليوم الصلب 0.214&nbsp;±&nbsp;0.006&nbsp;غ/سم³ عند 1.15 كلفن و 66 جو، والكثافة المتوقعة عند 0 كلفن وضغط قدره 25 بار هي 0.187&nbsp;±&nbsp;0.009&nbsp;غ/سم³.<ref>{{Cite journal|المؤلفمؤلف = Henshaw, D. B. |العنوانعنوان = Structure of Solid Helium by Neutron Diffraction |journalصحيفة = Physical Review Letters |volumeالمجلد = 109 |issueالعدد = 2 |الصفحاتصفحات = 328–330 |doi = 10.1103/PhysRev.109.328 |السنةسنة = 1958|bibcode = 1958PhRv..109..328H}}</ref>

يكون الهيليوم في في [[طور غازيغاز|الطور الغازي]] في أغلب الحالات، وذلك على شكل غاز أحادي الذرة وعديم اللون والرائحة. بسبب كتلته الذرّيّة المنخفضة فإنّ للهيليوم [[ناقلية حرارية|ناقليّة]] و[[سعة حرارية|سعة حراريّة]] أعلى من أيّ غاز آخر عدا [[هيدروجين|الهيدروجين]]، كما أن معدل [[انتشار]]ه في الأجسام الصلبة أعلى بثلاث مرات من الهواء وحوالي 65% من قيمة انتشار الهيدروجين.<ref name=enc/> لدى الهيليوم [[قرينةمعامل الانكسار|قرينة انكسار]] ثابتة مقارنة مع الغازات الأخرى بحيث أنه يستخدم كمادة قياسية لتصحيح الأخطاء في أجهزة قياس قرينة الانكسار للحالة الغازيّة.<ref>{{Cite journal|العنوانعنوان = Using helium as a standard of refractive index: correcting errors in a gas refractometer |المؤلفمؤلف = Stone, Jack A.; Stejskal, Alois|السنةسنة = 2004| journalصحيفة = Metrologia|volumeالمجلد = 41|issueالعدد = 3|الصفحاتصفحات = 189–197 |doi =10.1088/0026-1394/41/3/012|bibcode = 2004Metro..41..189S}}</ref> عند درجات الحرارة العاديّة فإنّ للهيليوم [[تأثير جول-طومسون|معامل جول-طومسون]] سالب، ممّا يعني أنه يسخن عندما يسمح له بالتمدّد، وفقط عند درجة حرارة الانعكاس والتي تتراوح بين 32 و 50 [[كلفن]] عند ضغط مقداره 1 [[جو (وحدة)|جوّ]]، فإنّ الهيليوم يبرد عندما يتمدّد.<ref name=enc/> عندما تخفّض درجة حرارة الهيليوم دون درجة الحرارة هذه فإنّ الهيليوم يمكن أن يسيّل عن طريق التبريد بالتمديد.

إنّ أغلب الهيليوم الكوني يكون في حالة [[بلازما (توضيح)|البلازما]]، والتي لها خواص مختلفة تماماً عن الهيليوم الذرّي. في حالة البلازما لا ترتبط الإلكترونات بالنواة ممّا يؤدي إلى ازدياد الناقليّة الكهربائيّة، حتّى وإن كان الغاز مؤيّناً بشكل جزئي. إنّ الجسيمات المشحونة تتأثّر بالحقول الكهربائية والمغناطيسيّة، وهذا ما يحدث لجسيمات الهيليوم والهيدروجين في الكون في [[رياحريح شمسية|الرياح الشمسيّة]] عندما يحدث تأثير متبادل مع [[غلاف مغناطيسي|الغلاف المغناطيسي]] للأرض ممّا يؤدّي إلى تشكّل [[تيار بيركلاند|تيارات بيركلاند]] و[[شفق قطبي|الشفق القطبي]].<ref>{{Cite journal|العنوانعنوان = Helium isotopes in an aurora|المؤلفمؤلف = Buhler, F.; Axford, W. I.; Chivers, H. J. A.; Martin, K.| السنةسنة = 1976|journalصحيفة = J. Geophys. Res.|volumeالمجلد = 81|issueالعدد = 1|الصفحاتصفحات = 111–115|doi = 10.1029/JA081i001p00111|bibcode=1976JGR....81..111B}}</ref>

يظهر الهيليوم وهو في الحالة II خواص [[ميوعة فائقة|الميوعة الفائقة]]، بحيث أن [[لزوجة|لزوجته]] منخفضة جداً تقارب الصفر. لتفسير ذلك اقترحت إحدى النظريات وجود ''نموذج السائلين'' بالنسبة للهيليوم II، حيث يكون الهيليوم السائل دون نقطة لامدا مؤلفاً من مزيج من سائلين، الأوّل يحوي نسبة من ذرّات الهيليوم في [[حالة أرضيةقاعية|الحالة الأرضيّة]] وتكون في حالة من الميوعة الفائقة وتتدفّق بدون أن يكون لها أي لزوجة، في حين أن القسم الثاني يحوي نسبة من ذرات الهيليوم في [[حالة مثارة|الحالة المثارة]]، والتي تتصرف كسائل عادي له لزوجة.<ref>{{Cite journal|doi = 10.1006/aphy.2000.6019 |العنوانعنوان = Microscopic Theory of Superfluid Helium |journalصحيفة = Annals of Physics |volumeالمجلد = 281 |issueالعدد = 1–2 |السنةسنة = 2000|الصفحاتصفحات = 636–705 12091211 |المؤلفمؤلف = Hohenberg, P. C.; Martin, P. C.|bibcode = 2000AnPhy.281..636H}}</ref>

من الخواص التي يظهرها الهيليوم وهو في حالة الميوعة الفائقة هي خاصيّة التسلق، حيث يمكن للهيليوم وهو في هذه الحالة أن يتسرّب ويتسلّق جدران الوعاء الذي يحويه حتى يصل إلى منطقة أسخن بحيث يتبخّر. يشكّل الهيليوم فائق الميوعة بذلك طبقة رقيقة (رقاقة) سماكتها حوالي 30 [[نانومتر]] وتدعى باسم ''رقاقة رولن'' ''Rollin film''، نسبةً إلى مكتشفها بيرنارد رولن.<ref name=enc/><ref>{{Cite journal|doi = 10.1103/PhysRev.76.1209 |العنوانعنوان = Rollin Film Rates in Liquid Helium |journalصحيفة = Physical Review |volumeالمجلد = 76 |issueالعدد = 8 |الصفحاتصفحات = 1209–1211|السنةسنة = 1949 |المؤلفمؤلف = Fairbank, H. A.; Lane, C. T. |bibcode=1949PhRv...76.1209F}}</ref><ref>{{Cite journal|doi = 10.1016/S0031-8914(39)80013-1 |العنوانعنوان = On the "film" phenomenon of liquid helium II |journalصحيفة = Physica |volumeالمجلد = 6 |issueالعدد = 2 |السنةسنة = 1939 |الصفحاتصفحات = 219–230 |المؤلفمؤلف = Rollin, B. V.; Simon, F. |bibcode=1939Phy.....6..219R}}</ref> نتيجةً للخواص التسلقيّة هذه للهيليوم فائق الميوعة فإنه من الصعوبة احتواء الهيليوم السائل.

|المسارمسار=http://books.google.com/?id=IoFzgBSSCwEC&pg=PA70|العنوانعنوان=Modelling Marvels

|المؤلفمؤلف=Lewars, Errol G. |الناشرناشر=Springer|السنةسنة=2008|الرقم المعياري=1-4020-6972-3|الصفحاتصفحات=70–71}}</ref> لا يبدي الهيليوم أيّ نشاط كيميائي تحت كافة الشروط الطبيعيّة.<ref name="LANL.gov">Lide, D. R., ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.</ref>

يكون الهيليوم على شكل أحادي الذرة في أغلب حالات المادة، كما أنه أقلّ غاز أحادي الذرة [[انحلالية|انحلاليّة]] (ذوبانيّة) في الماء،<ref>{{Cite journal|العنوانعنوان = Solubility of helium and neon in water and seawater|المؤلفمؤلف = Weiss, Ray F.| السنةسنة = 1971| journalصحيفة = J. Chem. Eng. Data|volumeالمجلد = 16|issueالعدد = 2|الصفحاتصفحات = 235–241 |doi = 10.1021/je60049a019}}</ref> ولا يسبقه بضعف الانحلاليّة في الماء إلا بعض الغازات مثل [[رباعي فلورو الميثان]] CF₄ و[[سداسي فلوريد الكبريت]] SF₆ و[[ثماني فلورو حلقي البوتان]] C₄F₈ والتي لها انحلاليّة (معبّراً عنها [[كسر مولي|بالكسر المولي]]) تعادل 0.3802 x₂/10⁻⁵ و 0.4394 x₂/10⁻⁵ و 0.2372 x₂/10⁻⁵ على الترتيب، مقابل 0.70797 x₂/10⁻⁵ للهيليوم.<ref>{{Cite journal|العنوانعنوان = Solubility of gases in water: Correlation between solubility and the number of water molecules in the first solvation shell |المؤلفمؤلف = Scharlin, P.; Battino, R. Silla, E.; Tuñón, I.; Pascual-Ahuir, J. L.| السنةسنة = 1998| journalصحيفة = Pure & Appl. Chem. |volumeالمجلد = 70|issueالعدد = 10|الصفحاتصفحات = 1895–1904 |doi= 10.1351/pac199870101895}}</ref>

لا توجد مركّبات كيميائيّة للهيليوم في الظروف القياسيّة من الضغط ودرجة الحرارة، ولكن عندما يعرّض الهيليوم إلى ظروف غير طبيعيّة من الضغط أو نتيجة قذف إلكتروني لنواة الهيليوم فإنّه يمكن أن يشكّل [[مركب كيميائي|مركّبات كيميائيّة]] غير مستقرّة تعرف باسم [[إكسيمر|الثنائيات المثارة]] (إكسايمر) وذلك مع عناصر مثل التنغستن واليود والفلور والكبريت والفوسفور، وذلك عندما تخضع [[تفريغ متوهجتألقي|للتفريغ المتوهج]] أو القذف الإلكتروني.

تحت ظروف [[تخليةفراغ (فيزياء)|التفريغ]] المرتفعة في جهاز [[مطيافية الكتلة]] يمكن أن يتشكّل [[أيون هيدريد الهيليوم]] ولكنّه غير قابل للعزل.<ref>{{Cite journal|العنوانعنوان = Massenspektrographische Untersuchungen an Wasserstoff- und Heliumkanalstrahlen ³⁺H, ^2-H, ⁺HeH, ⁺HeD, ^-He) |المؤلفمؤلف = Hiby, Julius W. |journalصحيفة = Annalen der Physik |volumeالمجلد = 426 |issueالعدد = 5 |الصفحاتصفحات = 473–487 |السنةسنة = 1939 |doi = 10.1002/andp.19394260506 |bibcode = 1939AnP...426..473H}}</ref> إنّ ⁺HeH في [[حالة أرضيةقاعية|حالته الأرضيّة]] مستقرّ، ولكنه نشيط كيميائيّاً بشكل كبير جداً، بحيث يعدّ أقوى حمض وفق [[نظرية برونستد-لوري]] حيث أنه يمنح [[بروتون|البروتون]] بشكل فوري عند تماسه مع أيّ جزيء أو مركب، وذلك بغضّ النظر عن التركيز. نظريّاً، يمكن أن توجد هناك مركبات أخرى للهيليوم مثل ''فلوروهيدريد الهيليوم HHeF''، وذلك قياساً لمركب [[فلوروهيدريد الأرغون]].<ref>{{Cite journal|العنوانعنوان = Prediction of a Metastable Helium Compound: HHeF |المؤلفمؤلف = Wong, Ming Wah|journalصحيفة = Journal of the American Chemical Society |volumeالمجلد = 122 |issueالعدد = 26 |الصفحاتصفحات = 6289–6290 |السنةسنة = 2000 |doi = 10.1021/ja9938175}}</ref> أظهرت حسابات [[كيمياء نظرية|الكيمياء النظريّة]] إمكانيّة وجود مركبات أخرى للهيليوم حاوية على رابطة هيليوم-أكسجين، والتي يمكن أن تكون مستقرّة.<ref>{{Cite journal|العنوانعنوان = On Chemical Bonding Between Helium and Oxygen|الأول = W.|الأخير = Grochala|journalصحيفة = Polish Journal of Chemistry|volumeالمجلد = 83|الصفحاتصفحات = 87–122|السنةسنة =2009}}</ref>

جرى مؤخراً حبس ذرة الهيليوم داخل قفص كربوني، وذلك عند تسخين [[فوليرين|الفوليرينات]] إلى درجات حرارة مرتفعة بوجود الهيليوم. يتشكّل حينها ما يعرف باسم ''الفوليرينات ذات السطح الداخلي endohedral fullerene''، والتي تبقى محتوية على الهيليوم محتجزاً داخلها حتّى حين إجراء اشتقاق مركّبات كيميائيّة منها.<ref>{{Cite journal|العنوانعنوان = Stable Compounds of Helium and Neon: He@C₆₀ and Ne@C₆₀ |المؤلفمؤلف = Saunders, Martin Hugo; Jiménez-Vázquez, A.; Cross, R. James; Poreda; Robert J.|journalصحيفة = Science |volumeالمجلد = 259 |issueالعدد = 5100 |الصفحاتصفحات = 1428–1430 |السنةسنة = 1993 |doi = 10.1126/science.259.5100.1428 |pmid = 17801275|bibcode = 1993Sci...259.1428S}}</ref> وفي حال استعمال النظير [[هيليوم-3]] يمكن أن يكشف ذلك باستعمال [[مطيافية الرنين المغناطيسي النووي]] للهيليوم.<ref>{{Cite journal|العنوانعنوان = Probing the interior of fullerenes by ³He NMR spectroscopy of endohedral ³He@C₆₀ and ³He@C₇₀ |المؤلفمؤلف = Saunders, M. ''et al.''|journalصحيفة = Nature |volumeالمجلد = 367|issueالعدد = 6460|الصفحاتصفحات = 256–258 |السنةسنة = 1994 |doi = 10.1038/367256a0|bibcode = 1994Natur.367..256S|الأول2 = Hugo A.|الأول3 = R. James|الأول4 = Stanley|الأول5 = Darón I.|first6 = Frank A. L.}}</ref> لا تعدّ هذه المركّبات مركّبات للهيليوم بالمعنى الحقيقي للكلمة، إذ لا توجد دلائل على حدوث نوع من الرابطة الكيميائيّة بينها وبين العناصر المحيطة بها، إلا أن هذه المركّبات لها خواص مميّزة عن غيرها، ولها صيغة ستوكيومتريّة خاصّة بها. يرمز لهذه المركّبات بالأسلوب التالي: He@C₆₀.

يستخدم الهيليوم في عدة مجالات وتطبيقات بما يتناسب مع خواصه المميّزة، مثل انخفاض [[نقطة غليان]]ه و[[كثافة|كثافته]] و[[انحلالية|انحلاليّته]] المنخفضة، بالإضافة إلى [[ناقلية حرارية|ناقليّته الحراريّة]] المرتفعة وخواصه الخاملة. بلغ الإنتاج العالمي من الهيليوم عام 2008 حوالي 32 مليون كغ (ما يعادل 193 مليون متر مكعّب)، وكان أكبر استهلاك له (حوالي 22%) في تبريد أجهزة [[مغناطيس فائق الموصلية|المغناطيس فائق الموصلية]] المستخدمة في عدة تقنيّات مثل أجهزة [[تصوير بالرنين المغناطيسي|التصوير بالرنين المغناطيسي]].<ref>[http://physicsworld.com/cws/article/news/2010/jan/27/helium-sell-off-risks-future-supply Helium sell-off risks future supply], Michael Banks, ''Physics World'', 27 January 2010. accessed February 27, 2010. {{Webarchive|url=httphttps://web.archive.org/web/20171101100828/http://physicsworld.com/cws/article/news/2010/jan/27/helium-sell-off-risks-future-supply |date=01 نوفمبر 2017}}</ref> إنّ [[مصادم الهدرونات الكبير]] في [[سيرن|سرن]] CERN يستخدم حوالي 96 طن متري من الهيليوم السائل للحفاظ على درجات حرارة دون 1.9 كلفن.<ref name="CERN-LHC">{{مرجع ويب|المسارمسار=http://visits.web.cern.ch/visits/guides/tools/presentation/LHC_booklet-2.pdf |مسار الأرشيفأرشيف=httphttps://web.archive.org/web/20110706223231/http://visits.web.cern.ch/visits/guides/tools/presentation/LHC_booklet-2.pdf |تاريخ الأرشيفأرشيف=2011-07-06 |العنوانعنوان=LHC: Facts and Figures|الناشرناشر=CERN|تاريخ الوصول=2008-04-30| وصلة مكسورة = yes }}</ref>

كما يستخدم الهيليوم [[غاز واقي|كغاز واقي]] في عمليّات [[لحام قوسي|اللحام القوسي]] على المواد التي يؤدّي لحامها عند درجات حرارة مرتفعة إلى إشابتها أو إضعافها بالهواء أو بالنيتروجين.<ref name="nbb"/> يستخدم الهيليوم عوضاً عن [[أرغون (عنصر كيميائي)|الأرغون]] للحام المواد التي لها [[ناقلية حرارية|ناقليّة حراريّة]] مرتفعة مثل الألمنيوم أو النحاس.

من إحدى التطبيقات الصناعيّة لغاز الهيليوم استخدامه في كشف التسريب في الأجهزة التي تستخدم [[تخليةفراغ (فيزياء)|تفريغ]] مرتفع مثل الحاويات المستخدمة في التبريد العميق، وذلك لأن الهيليوم [[انتشار|ينتشر]] في الأجسام الصلبة أسرع بثلاث مرات من الهواء.<ref name="nostrand">{{يستشهد موسوعة| title = Helium|editor = Considine, Glenn D.| encyclopedia = Van Nostrand's Encyclopedia of Chemistry| pages = 764–765|publisher = Wiley-Interscience|year = 2005|isbn = 0-471-61525-0}}</ref> يوضع الجهاز المراد كشف التسريب فيه في حجرة تخلّى من الهواء وتملأ بالهيليوم، ويقاس الهيليوم الذي ينفد من مكان التسريب باستخدام أجهزة مخصصة لذلك. بالمقابل يمكن ملء الجهاز المراد كشف التسريب فيه بالهيليوم ويكشف عن مكان التسريب بجهاز يمرر يدويّاً على الجهاز بالكامل.<ref>{{مرجع كتاب|المسارمسار=http://books.google.com/?id=5L8uIAFm4SoC&pg=PA493|الصفحةصفحة=493|العنوانعنوان=High-vacuum technology: a practical guide|المؤلفمؤلف=Hablanian, M. H.|الناشرناشر=CRC Press|السنةسنة=1997|الرقم المعياري=0-8247-9834-1}}</ref>

يدخل الهيليوم في تركيب غازات التنفس في أجهزة [[غوص|الغوص]] العميق، مثل [[تريمكس]] و[[هيليوكس]]، وذلك للتخفيف من [[تخديرتخدر الأعماقبالنيتروجين|الآثار التخديرية]] لغازات التنفس عند الضغوط المرتفعة.<ref>{{Cite journal|الأخير=Fowler |الأول=B |الأخير2=Ackles |الأول2=KN |الأول3=Porlier |الأخير3=G |السنةسنة=1985 |العنوانعنوان=Effects of inert gas narcosis on behavior—a critical review |journalصحيفة=Undersea Biomedical Research Journal |pmid=4082343 |المسارمسار=http://archive.rubicon-foundation.org/3019 |تاريخ الوصول=2008-06-27 |volumeالمجلد=12 |issueالعدد=4 |الصفحاتصفحات=369–402}}</ref><ref name="thomas">{{Cite journal|المؤلفمؤلف= Thomas, J. R. |السنةسنة=1976 |العنوانعنوان=Reversal of nitrogen narcosis in rats by helium pressure |journalصحيفة=Undersea Biomed Res. |volumeالمجلد=3 |issueالعدد=3 |الصفحاتصفحات=249–59 |pmid=969027 |المسارمسار=http://archive.rubicon-foundation.org/2771 |تاريخ الوصول=2008-08-06}}</ref> وجد أنّ الغوص إلى أعماق دون 150 متر باستخدام أجهزة تنفس أكسجين-هيليوم تؤدّي إلى حدوث [[رعاش]] واضطراب في الوظائف الحسّيّة الحركيّة، ممّا يعدّ مؤشّراً على حدوث أعراض [[متلازمة الضغط العالي العصبي]]، أو ما يعرف باسم ''رعاش الهيليوم''.<ref>{{Cite journal|الأخير=Hunger, Jr. |الأول=W. L. |الأول2=P. B.|الأخير2=Bennett |العنوانعنوان=The causes, mechanisms and prevention of the high pressure nervous syndrome |journalصحيفة=Undersea Biomed. Res. |volumeالمجلد=1 |issueالعدد=1 |الصفحاتصفحات=1–28 |السنةسنة=1974 |issn=0093-5387 |oclc=2068005 |pmid=4619860 |المسارمسار=http://archive.rubicon-foundation.org/2661 |تاريخ الوصول=2008-04-07}}</ref> هذا الأثر يمكن أن يعود إلى حدّ ما نتيجة إضافة كمّيّات من غاز له خواص تخديريّة في الغطس مثل الهيدروجين أو النيتروجين إلى مزيج أكسجين-هيليوم.<ref>{{Cite journal|المؤلفمؤلف=Rostain, J. C.; Gardette-Chauffour, M. C.; Lemaire, C.; Naquet, R.|العنوانعنوان=Effects of a H₂-He-O₂ mixture on the HPNS up to 450 msw |journalصحيفة=Undersea Biomed. Res. |volumeالمجلد=15 |issueالعدد=4 |الصفحاتصفحات=257–70 |السنةسنة=1988|oclc=2068005 |pmid=3212843 |المسارمسار=http://archive.rubicon-foundation.org/2487 |تاريخ الوصول=2008-06-24}}</ref> في أعماق كهذه، وجد أن الكثافة المنخفضة للهيليوم لها دور في تخفيف المجهود المبذول للتنفس.<ref>{{Cite journal| المؤلفمؤلف = Butcher, Scott J.; Jones, Richard L.; Mayne, Jonathan R.; Hartley, Timothy C.; Petersen, Stewart R.| العنوانعنوان = Impaired exercise ventilatory mechanics with the self-contained breathing apparatus are improved with heliox| journalصحيفة = European Journal of Applied Physiology| volumeالمجلد = 101| issueالعدد = 6| الناشرناشر = Springer| المكانمكان = Netherlands|السنةسنة = 2007| doi = 10.1007/s00421-007-0541-5| pmid = 17701048| الصفحاتصفحات = 659–69}}</ref>

استخدم [[ليزر هيليوم-نيون]]، وهو نوع من [[ليزر الغاز]] له طاقة منخفضة، وذلك من أجل إنتاج حزمة حمراء اللون، وذلك في عدّة تطبيقات مثل [[قارئ الباركود|قارئ الشفرة الخيطية]] و[[مؤشر ليزر|مؤشر الليزر]]، وذلك قبل أن يستبدل [[ليزر أشباه الموصلات|بليزر الصمام الثنائي]].<ref name="nbb"/>

عند مزج الهيليوم مع غاز أثقل مثل [[زينون|الزينون]] فإنّه يستخدم في [[محرك صوتي حراري|المحركات الصوتيّة الحراريّة]] المستخدمة في التبريد، وذلك نتيجةً لارتفاع [[نسبة السعة الحرارية]] الناتجة ولانخفاض [[عدد برانتل]].<ref>{{Cite journal|العنوانعنوان=Working gases in thermoacoustic engines |journalصحيفة=The Journal of the Acoustical Society of America |السنةسنة=1999 |volumeالمجلد=105 |issueالعدد=5 |الصفحاتصفحات=2677–2684 |doi=10.1121/1.426884|المؤلفمؤلف = Belcher, James R.|pmid=10335618|bibcode = 1999ASAJ..105.2677B|الأول2=William V.|الأول3=Richard|الأول4=Henry E.|الأول5=Jay}}</ref> إنّ خمول غاز الهيليوم له آثار إيجابيّة على البيئة مقابل أنظمة التبريد التقليديّة التي تؤدي إلى نضوب الأوزون و[[احترارالاحتباس عالميالحراري|الاحترار العالمي]].<ref>{{مرجع كتاب|العنوانعنوان=Mending the Ozone Hole: Science, Technology, and Policy |المؤلفمؤلف=Makhijani, Arjun; Gurney, Kevin |الناشرناشر=MIT Press |السنةسنة=1995 |الرقم المعياري=0-262-13308-3}}</ref>

إنّ استعمال الهيليوم يقلّل من الآثار المشوّشة في بعض [[مقرابتلسكوب|المقاريب]]، والتي تحصل نتيجة تفاوت درجة الحرارة في الفراغ بين [[عدسة (بصريات)|العدسات]]، وذلك بسبب الانخفاض الكبير لقيمة [[معامل الانكسار|قرينة الانكسار]] بالنسبة للهيليوم.<ref name=enc/> تعد هذه طريقة عملية بالنسبة للمقاريب الشمسية التي تكون بحاجة إلى استخدام أنبوب تفريغ والذي غالباً ما يكون ثقيل الوزن.<ref>{{Cite journal|المؤلفمؤلف = Jakobsson, H. |العنوانعنوان = Simulations of the dynamics of the Large Earth-based Solar Telescope |journalصحيفة = Astronomical & Astrophysical Transactions |volumeالمجلد = 13 |issueالعدد = 1 |الصفحاتصفحات = 35–46 |السنةسنة= 1997 |doi = 10.1080/10556799708208113|bibcode = 1997A&AT...13...35J}}</ref><ref>{{Cite journal|bibcode = 1983ApOpt..22...10E|العنوانعنوان = Tests of vacuum VS helium in a solar telescope|المؤلفمؤلف = Engvold, O.; Dunn, R.B.; Smartt, R. N.; Livingston, W. C.| journalصحيفة = Applied Optics|السنةسنة = 1983|الصفحاتصفحات = 10–12|issueالعدد = 1|volumeالمجلد = 22|pmid = 20401118|doi = 10.1364/AO.22.000010}}</ref>

إنّ الهيليوم في الشروط العادية عبارة عن غاز غير سام وليس له تأثير حيوي على جسم الإنسان عند التعرّض له. ولكن عندما يستنشق الهيليوم عن طريق الفم فإنّ له تأثير على الحبال الصوتيّة بحيث يظهر الصوت كأنه مُسرّع. سبب هذا الأثر أنّ [[سرعة الصوت]] في الهيليوم أسرع منها بثلاث مرات من الهواء. بما أنّ [[تردد أساسي|التردّد الأساسي]] لتجويف مملوء بغاز متناسب مع سرعة الصوت في هذا الغاز، لذلك فإنّه عندما يستنشق الهيليوم فإنّ هنالك ازدياد في [[رنين (فيزياء)|رنين]] [[مجرى صوتي|المجرى الصوتي]].<ref name="nbb"/><ref>{{Cite journal|المؤلفمؤلف=Ackerman MJ, Maitland G |العنوانعنوان=Calculation of the relative speed of sound in a gas mixture |journalصحيفة=Undersea Biomed Res |volumeالمجلد=2 |issueالعدد=4 |الصفحاتصفحات=305–10 |السنةسنة=1975|pmid=1226588|المسارمسار=http://archive.rubicon-foundation.org/2738 |تاريخ الوصول=2008-08-09}}</ref> إنّ تردّدات الرنين العالية تسبّب اختلاف في [[جرس (موسيقى)|طابع الصوت]] بحيث يظهر متسارعاً (مزقزق، كما يعرف أحياناً باسم صوت ميكي ماوس).<ref>{{Cite journal| pmc = 1117755 | السنةسنة = 2000 | الأخير1 = Josefson | الأول1 = D | العنوانعنوان = Imitating Mickey Mouse can be dangerous | volumeالمجلد = 320 | issueالعدد = 7237 | الصفحاتصفحات = 732 | journalصحيفة = BMJ: British Medical Journal}}</ref> إنّ التأثير المعاكس بتخفيض تردّد الرنين يمكن الحصول عليه باستنشاق غاز كثيف مثل [[سداسي فلوريد الكبريت]] أو [[زينون|الزينون]].

إنّ المبالغة في استنشاق الهيليوم لتحقيق أثره على الحبال الصوتيّة يمكن أن يكون خطراً، حيث يؤدّي إلى [[اختناق|الاختناق]] لأنّه يحلّ محلّ الأكسجين اللازم لعمليّة التنفّس.<ref name="Grass">{{Cite journal|العنوانعنوان = Suicidal asphyxiation with helium: Report of three cases Suizid mit Helium Gas: Bericht über drei Fälle|journalصحيفة = Wiener Klinische Wochenschrift| volumeالمجلد = 119|issueالعدد =9–10|السنةسنة = 2007|doi = 10.1007/s00508-007-0785-4|المؤلفمؤلف = Grassberger, Martin; Krauskopf, Astrid |الصفحاتصفحات = 323–325 |اللغةلغة=German & English|pmid = 17571238}}</ref> سجّلت حالات وفاة ناتجة عن المبالغة في استنشاق الهيليوم، من بينهم أطفال وبالغين.<ref name="sptimes.com">{{استشهاد بخبر| العنوانعنوان =2 found dead under deflated balloon| المسارمسار = http://www.sptimes.com/2006/06/03/Tampabay/2_found_dead_under_de.shtml | المؤلفمؤلف = Montgomery B., Hayes S.| التاريختاريخ= 2006-06-03| الناشرناشر = Tampa Bay Times| مسار الأرشيفأرشيف = httphttps://web.archive.org/web/20171119103934/http://www.sptimes.com:80/2006/06/03/Tampabay/2_found_dead_under_de.shtml | تاريخ الأرشيفأرشيف = 19 نوفمبر 2017 | وصلة مكسورة = yes }}</ref><ref name="cbc.ca">{{استشهاد بخبر| المسارمسار = http://www.cbc.ca/news/world/two-students-die-after-breathing-helium-1.623684| العنوانعنوان =Two students die after breathing helium | الناشرناشر = CBC| مسار الأرشيفأرشيف = httphttps://web.archive.org/web/20151120075148/http://www.cbc.ca/news/world/two-students-die-after-breathing-helium-1.623684 | تاريخ الأرشيفأرشيف = 20 نوفمبر 2015 }}</ref><ref>{{استشهاد بخبر |المسارمسار=http://www.bbc.co.uk/news/uk-northern-ireland-11795984 |العنوانعنوان=Tributes to 'helium death' teenager from Newtownabbey |التاريختاريخ=19 November 2010 |العملعمل=BBC Online |تاريخ الوصول=2010-11-19| مسار الأرشيفأرشيف = httphttps://web.archive.org/web/20141011224056/http://www.bbc.co.uk/news/uk-northern-ireland-11795984 | تاريخ الأرشيفأرشيف = 11 أكتوبر 2014 }}</ref>

إنّ استنشاق الهيليوم مباشرةً من الأسطوانات المضغوطة خطر جداً، حيث يمكن أن يؤدّي إلى حدوث [[رضح ضغطي]] نتيجة معدّل السرعة العالي للهيليوم المتدفّق، والذي يمكن أن ينجم عنه تمزّق مميت لأنسجة الرئتين.<ref name="Grass"/><ref name="slate">{{استشهاد بخبر|المؤلفمؤلف = Engber, Daniel| العنوانعنوان = Stay Out of That Balloon!|الناشرناشر = Slate.com| التاريختاريخ = 2006-06-13| المسارمسار = http://www.slate.com/articles/news_and_politics/explainer/2006/06/stay_out_of_that_balloon.html| تاريخ الوصول = 2008-07-14| مسار الأرشيفأرشيف = httphttps://web.archive.org/web/20180624125947/http://www.slate.com/articles/news_and_politics/explainer/2006/06/stay_out_of_that_balloon.html | تاريخ الأرشيفأرشيف = 24 يونيو 2018 }}</ref>

ينبغي اتّباع إجراءات الأمان اللازمة عند التعامل مع الهيليوم السائل، لأنّ درجة الحرارة المنخفضة يمكن أن تؤدّي إلى [[خصرقضمة (مرض)الصقيع|عضة برد]]. كما ينبغي الانتباه إلى ضرورة ضبط الضغط لأنّ نسبة تمدد السائل-إلى-الغاز المرتفعة يمكن أن تؤدّي إلى حدوث انفجارات إن لم يكن هناك صمّامات ضغط متوفّرة.