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Autor: Michael Allan
Der Name des zweiten chemischen Elements im Periodensystem ist vom griechischen Wort Helios (Sonne) abgeleitet, weil Helium zuerst in der Sonne entdeckt wurde. Wie ist das möglich? Der französische Astronom Jules Janssen hat 1868 bei einer totalen Sonnenfinsternis das Spektrum des Sonnenlichts betrachtet. Das heisst, er hat das Licht am Rand der Sonne mit einem Prisma nach Farben zerlegt und dabei eine gelbe Linie gefunden, die von keinem damals bekannten Element stammen konnte – es musste somit ein bisher unbekanntes Element sein.
Auf der Erde ist Helium äusserst selten, aber man findet es an einigen Stellen im Erdgas, von dem es abgetrennt werden kann, so dass es uns heute zur Verfügung steht.
Anders als alle anderen
Helium ist in fast allen Hinsichten ein Sonderling unter den chemischen Elementen. Es ist ein «Einzelgänger», ein Edelgas, in dem Sinne, dass sich Heliumatome, im Unterschied zu den allermeisten anderen Elementen, weder mit sich selbst noch mit anderen Elementen verbinden. Helium ist sehr leicht, viel leichter als Luft, und wird von der Luft nach oben getragen – deshalb steigen mit Helium gefüllte Ballons an Kindergeburtstagen. Helium ist auf der Erde daher rar – es steigt auf und entweicht in den Weltraum. Dort ist es hingegen sehr häufig, nach Wasserstoff das zweithäufigste Element.
Unglaublich dünnflüssig
Aber damit ist die Liste der Sondereigenschaften des Elements noch lange nicht erschöpft. Es sei nur noch eine beinahe esoterische Eigenschaft erwähnt: Bei Temperaturen unter minus 271 Grad Celsius, nahe dem absoluten Nullpunkt, wird Helium unglaublich dünnflüssig, sogenannt suprafluid. Dabei kann es sogar mühelos durch Röhrchen mit weniger als ein Tausendstel Millimeter Durchmesser fliessen.
Im täglichen Leben begegnen wir Helium – von den Party-Ballons abgesehen – eigentlich sehr selten; man könnte meinen, es ist nutzlos. Dieser Eindruck ist falsch: Eine Reihe von Technologien, deren Produkte wir alle nutzen, wäre ohne Helium undenkbar.
Fangen wir mit der Chemie an – alle Chemiker und Chemikerinnen benutzen praktisch täglich ein Gerät, das Kernspinresonanz-Spektrometer, um die Identität unbekannter Substanzen zu ermitteln. Ohne dieses Gerät wäre die Chemie viel weniger weit fortgeschritten und auch die Entwicklung neuer Medikamente undenkbar. Dieses Gerät braucht grössere Mengen von flüssigem Helium zum Kühlen des dafür benötigten sogenannten supraleitenden Magneten.
Eine Variante dieser Technik, die Kernspintomografie in der Medizin, kommt aus demselben Grund ohne viel Helium auch nicht aus. Helium wird weiter in grossen Mengen für die Herstellung von optischen Glasfasern benötigt, die immer mehr für die schnelle Übertragung von Daten – Telefongesprächen, Internet, Fernsehen, Radio – verwendet werden.
Knapper Rohstoff?
Der Konsum von Helium steigt, und es ist ein nicht erneuerbarer Rohstoff. Der Physik-Nobelpreisträger Robert Richardson hat kürzlich die Alarmglocke geläutet; er befürchtet, dass das Edelgas Helium bald knapp werden könnte, wenn mit den Vorräten verschwenderisch umgegangen wird, und dass unsere Generation diesen wenig bekannten, aber für vieles unentbehrlichen Rohstoff zum Schaden für alle kommenden Generationen aufbrauchen könnte.
Michael Allan ist Professor für Chemie am Departement Chemie der Universität Freiburg.