Een geel streepje uit de zon leidde naar helium

De elementen Ieder scheikundig element heeft zijn eigen plek in het Periodiek Systeem. Ieder element heeft ook een bijzonder verhaal. Ook helium.


Beeld Lynne Brouwer

Op 18 augustus in 1868 om 10:42:10 uur lokale tijd zag de Engelse astronoom Norman Pogson vanuit het Madras Observatory in het Indiase Machilipatnam gedurende een zonsverduistering iets geks. Hij zag een onbekende gele lijn oplichten op zijn apparatuur, terwijl hij keek naar de hete atmosfeer van de zon, de zogeheten corona.

Normaal gesproken wordt deze overschaduwd door al het licht van de zon zelf, maar in het donkere India zat de corona als een sierlijke lichtkrans om de verduisterde bol. De corona is 1 miljoen kelvin, en die extreme temperatuur zorgt voor zeer helder licht, waardoor chemische elementen in de atmosfeer herkend kunnen worden in het lichtspectrum.

Pogson zag een heldere gele lijn in het spectrum van de corona die nooit eerder waargenomen was. Hij rapporteerde aan de lokale officier en ging verder met zijn ‘normale’ onderzoek naar asteroïden. Drie maanden later ontdekte hij 107 Camilla, een van de grootste asteroïden in de Melkweg. Een mooie vondst maar het had ook een nieuw element kunnen zijn, zo bleek later.

Ze verwachtten een metaal

De gele lijn was de voorbode voor de ontdekking van het eerste edelgas uit het periodiek systeem die uiteindelijk werd toegekend aan de Engelsman Norman Lockyer en de Fransman Pierre Janssen. Ze noemden het helium, naar het Griekse woord voor de zon, helios. Het achtervoegsel -ium werd toegevoegd omdat ze een metaal verwachtten, maar na de ontdekking van helium op aarde door de Schotse scheikundige William Ramsay in 1995, bleek het een edelgas. Maar de naam is nooit meer aangepast.

Helium is een cool element, letterlijk. Het heeft het laagste smelt- en kookpunt, respectievelijk -272,2 en -268,9 graden Celsius. Het is een inert gas, wat betekent dat het geen chemische reacties aangaat. Daarnaast is helium een bijproduct van het radioactieve verval van uranium en thorium. Door de verhouding tussen helium en uranium of thorium te meten, kun je fossielen, mineralen en gesteenten dateren.

Lage zwaartekracht

De zoektocht naar helium is nu, 155 jaar na haar ontdekking, terug van weg geweest. De vraag naar het kleurloze edelgas is namelijk enorm. In het heelal vormt helium 25 procent van de materie. Hoewel in 2016 bij het Rukwameer in Tanzania een grote heliumvoorraad gevonden werd, bestaat slechts 0,0005 procent van onze atmosfeer uit helium. Door een relatief lage zwaartekracht op aarde houdt onze atmosfeer helium niet goed vast, en vliegt het de ruimte in.

Zonde, want helium kent veel nuttige toepassingen. Door het lage kookpunt werkt helium goed als koelmiddel voor processen die heel lage temperaturen behoeven, zoals het opwekken van kernenergie of om supergeleidende elektromagneten in MRI-scanners te koelen. Een andere toepassing is die van hijsgas. Omdat helium veel lichter is dan lucht en bovendien onbrandbaar is, wordt het gebruikt in weerballonnen en zeppelins, zodat ze zweven. Daarnaast wordt het toegevoegd aan zuurstofflessen voor duikers, omdat louter zuurstof giftig wordt bij hoge druk; helium voorkomt dit.