ヘリウム
液体に溶けやすく人体に無害と言う特性もあり、血管内で素早く膨らませたり縮めたりすることで心臓の機能を補助するIABPのバルーンに吹き込む気体として採用されている。 また、液体ヘリウムは核磁気共鳴分光法(NMR)や核磁気共鳴画像法(MRI)の測定装置で超伝導電磁石の冷却に使われている。
以下に挙げるようなさまざまな用途に使用されている。
これらのヘリウム-窒素混合ガスはクリフサイド周辺のガス田に再注入され、純度向上と貯蔵を両立させた。
1995年段階で、アメリカのヘリウム備蓄量は10億 m(14億ドル相当)に達し、翌年に議会は貯蔵増の停止と、「ヘリウム民営化条例1996(Public Law 104–273)」を採決して、2005年までに備蓄ヘリウムをすべて販売することを内務省に命じた。ただし、備蓄分の売り切りは2015年と予想される。
1930年から1945年にかけて生産され、飛行船に使われたヘリウムの純度は98.3 %であった。1945年には純度99.9 %のヘリウムが溶接用に少々製造された。1949年までにヘリウムはグレードA(99.95 %)まで商用生産が実現した。
長い間、アメリカは全世界の商用ヘリウム生産量90 %以上を担ってきた。そのほかにはカナダ、ポーランド、ロシアなどでも生産された。1990年代中ごろ、アルジェリアのアルゼウ(英語版)にて、全ヨーロッパの需要量をまかなう1700万 mの新工場が稼動を開始した。2000年までにアメリカのヘリウム総需要は年間1500万 kgまで増加したが、2004年から2006年にかけてカタールのラス・ラファンとアルジェリアのスキクダでそれぞれ新工場の建設が行われた。
無色、無臭、無味、無毒(酸欠を除く)で周期表の中で二番目に軽い貴ガス元素である。空気よりも軽く不燃性で、すべての元素の中でもっとも沸点が低く、加圧下でしか固体にならない。ヘリウムは不活性の単原子ガスとして存在する。また、存在量は水素に次いで宇宙で2番目に多い。ヘリウムは地球の大気の0.0005 %を占め、鉱物やミネラルウォーターの中にも溶け込んでいる。天然ガスとともにごく微量に産出し、気球や小型飛行船の浮揚ガスとして用いられたり、液体ヘリウムを超伝導用の低温素材としたり、大深度へ潜る際の呼吸ガスとして用いられている。
標準状態において、ヘリウムは単原子ガスとして存在する。ヘリウムを固化するには非常に特殊な条件下に置かなければならない。元素の中で沸点がもっとも低く、標準圧力下では絶対零度近傍になっても液体のままであり、固化させるには高い圧力をかける必要がある。臨界温度は5.19 Kと非常に低い。固体ヘリウムはヘリウム3とヘリウム4で必要な圧力が異なり、圧力を調節して体積の30 %をコントロールすることができる。ヘリウムは比熱容量が非常に高く、密度の高い蒸気となり、部屋の温度が上昇すると同時に膨張する。
固体ヘリウムは1.5 K、2.5–3.5 MPa という非常に低い温度と高い圧力の下でしか存在できない。この程度の温度以上になると、相転移を起こしてしまう。これ以下の温度ではそれぞれ立方体型の分子を作っている。
ヘリウム4の2つの液体状態、ヘリウムIとヘリウムIIは、量子力学の研究(超流動現象)において重要で、物質が超伝導を帯びるような絶対零度に近い超低温で発現する。