Sejarah Penemuan Ilmiah Helium

Helium,  ₂He

Helium adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang He dan nomor atom 2. Helium tak berwarna, tak berbau, tak berasa, tak beracun, hampir inert, berupa gas monatomik, dan merupakan unsur pertama pada golongan gas mulia dalam tabel periodik. Titik didih dan titik lebur gas ini merupakan yang terendah di antara semua unsur. Helium berwujud hanya sebagai gas terkecuali pada kondisi yang sangat ekstrem. Kondisi ekstrem juga diperlukan untuk menciptakan sedikit senyawa helium, yang semuanya tidak stabil pada suhu dan tekanan standar. Helium memiliki isotop stabil kedua yang langka yang disebut helium-3. Sifat dari cairan varitas helium-4; helium I dan helium II; penting bagi para periset yang mempelajari mekanika kuantum (khususnya dalam fenomena superfluiditas) dan bagi mereka yang mencari efek mendekati suhu nol absolut yang dimiliki materi (seperti superkonduktivitas).

Helium adalah unsur kedua terbanyak dan kedua teringan di jagad raya, mencakupi 24% massa keunsuran total alam semesta dan 12 kali jumlah massa keseluruhan unsur berat lainnya. Keberlimpahan helium yang sama juga dapat ditemukan pada Matahari dan Yupiter. Hal ini dikarenakan tingginya energi pengikatan inti (per nukleon) helium-4 berbanding dengan tiga unsur kimia lainnya setelah helium. Energi pengikatan helium-4 ini juga bertanggung jawab atas keberlimpahan helium-4 sebagai produk fusi nuklir maupun peluruhan radioaktif. Kebanyakan helium di alam semesta ini berupa helium-4, yang dipercaya terbentuk semasa Ledakan Dahsyat. Beberapa helium baru juga terbentuk lewat fusi nuklir hidrogen dalam bintang semesta.

Nama "helium" berasal dari nama dewa Matahari Yunani Helios. Pada 1868, astronom Perancis Pierre Jules César Janssen mendeteksi pertama kali helium sebagai tanda garis spektral kuning tak diketahui yang berasal dari cahaya gerhana matahari. Secara formal, penemuan unsur ini dilakukan oleh dua orang kimiawan Swedia Per Teodor Cleve dan Nils Abraham Langlet yang menemukan gas helium keluar dari bijih uranium kleveit. Pada tahun 1903, kandungan helium yang besar banyak ditemukan di ladang-ladang gas alam di Amerika Serikat, yang sampai sekarang merupakan penyedia gas helium terbesar. Helium digunakan dalam kriogenika, sistem pernapasan laut dalam, pendinginan magnet superkonduktor, "penanggalan helium", pengembangan balon, pengangkatan kapal udara dan sebagai gas pelindung untuk kegunaan industri (seperti "pengelasan busar") dan penumbuhan wafer silikon). Menghirup sejumlah kecil gas ini akan menyebabkan perubahan sementara kualitas suara seseorang.

Di Bumi, gas ini cukup jarang ditemukan (0,00052% volume atmosfer). Kebanyakan helium yang kita temukan di bumi terbentuk dari peluruhan radioaktif unsur-unsur berat (torium dan uranium) sebagai partikel alfa berinti atom helium-4. Helium radiogenik ini terperangkap di dalam gas bumi dengan konsentrasi sebagai 7% volume, yang darinya dapat diekstraksi secara komersial menggunakan proses pemisahan temperatur rendah yang disebut distilasi fraksional.

Pierre Jules César Janssen (astronom Perancis), yang bersama dengan ilmuwan Inggris Joseph Norman Lockyer, diakui sebagai penemu gas helium.

Pengerian Helium: Helium adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang He dan nomor atom 2. Helium tak berwarna, tak berbau, tak berasa, tak beracun, hampir inert, berupa gas monatomik, dan merupakan unsur pertama pada golongan gas mulia dalam tabel periodik.

Penemuan

Bukti keberadaan helium pertama kali terpantau pada 18 Agustus 1868 berupa garis spektrum berwarna kuning cerah berpanjang gelombang 587,49 nanometer yang berasal dari spektrum kromosfer Matahari. Garis spektrum ini terdeteksi oleh astronom Perancis Jules Janssen sewaktu gerhana matahari total di Guntur, India. Garis spektrum ini pertama kali diasumsikan sebagai natrium. Pada tanggal 20 Oktober tahun yang sama, astronom Inggris Norman Lockyer juga memantau garis kuning yang sama dalam spektrum sinar matahari, yang kemudian dia namakan garis Fraunhofer D3 karena garis ini berdekatan dengan garis natrium D1 dan D2 yang telah diketahui. Ia menyimpulkan bahwa keberadaan garis ini disebabkan oleh suatu unsur di Matahari yang tak diketahui di Bumi. Lockyer dan seorang kimiawan Inggris lainnya Edward Frankland menamai unsur tersebut berdasarkan nama Yunani untuk Matahari ἥλιος (helios).

Pada tahun 1882, fisikawan Italia Luigi Palmieri mendeteksi helium di Bumi untuk pertama kalinya melalui identifikasi garis spektrum D3 helium ketika ia menganalisis lava Gunung Vesuvius.
Pada 26 Maret 1895, kimiawan Skotlandia Sir William Ramsay berhasil mengisolasi helium yang ada di Bumi dengan memperlakukan mineral kleveit dengan berbagai jenis asam mineral. Ramsay berusaha mencari unsur argon, tetapi setelah memisahkan nitrogen dan oksigen dari gas yang terlepaskan, ia menemukan garis kuning cerah yang sama dengan garis D3 yang terpantau dari Matahari. Sampel gas ini kemudian teridentifikasikan sebagai helium oleh Lockyer dan fisikawan Britania William Crookes. Helium juga secara terpisah diisolasi dari mineral kleveit pada tahun yang sama oleh kimiawan Per Teodor Cleve dan Abraham Langlet di Uppsala, Swedia, yang berhasil mengumpulkan kandungan gas helium yang cukup untuk secara akurat menentukan bobot atomnya. Helium juga diisolasi oleh geokimiawan Amerika William Francis Hillebrand sebelum penemuan Ramsay ketika ia memperhatikan adanya garis spektrum tak lazim manakala ia sedang menguji sampel mineral uraninit. Walau demikian, Hillebrand mengira bahwa garis spektrum ini disebabkan oleh nitrogen.

Sir William Ramsay, penemu helium Bumi

Pada tahun 1907, Ernest Rutherford dan Thomas Royds menunjukkan bahwa partikel alfa adalah inti helium dengan pertama-tama mengizinkan partikel ini menembus dinding gelas tabung vakum yang tipis dan kemudian menghasilkan pelucutan dalam tabung untuk kemudian dipelajari spektrum gas yang ada di dalam tabung tersebut. Pada tahun 1908, helium berhasil dijadikan cair oleh fisikawan Belanda Heike Kamerlingh Onnes dengan mendinginkan gas ini ke temperatur kurang dari satu kelvin. Ia mencoba untuk memadatkan gas ini dengan menurunkan temperaturnya lebih jauh, namun gagal karena helium tidak memiliki temperatur titik tripel di mana padatan, cairan, dan gas berwujud dalam kesetimbangan. Salah seoarang murid Onnes, Willem Hendrik Keesom pada akhirnya berhasil memadatkan 1 cm3 helium pada tahun 1926 dengan memberikan tekanan luar tambahan.

Pada tahun 1938, fisikawan Rusia Pyotr Leonidovich Kapitsa menemukan bahwa helium-4 hampir tidak memiliki viskositas pada temperatur mendekati nol mutlak. Fenomena ini kemudian dikenal dengan nama superfluiditas. Fenomene ini berkaitan dengan kondensasi Bose-Einstein. Pada tahun 1972, fenomena yang sama juga terpantau pada helium-3 namun pada temperatur yang lebih rendah dan lebih mendekati nol mutlak oleh fisikawan Amerika Douglas D. Osheroff, David M. Lee, dan Robert C. Richardson. Fenomena superfluiditas yang terpantau pada helium-3 ini diperkirakan berkaitan dengan pemasangan fermion helium-3 untuk membentuk boson, sama dengan analogi pasangan Cooper elektron menghasilkan superkonduktivitas. (Sumber: https://id.wikipedia.org/wiki/Helium)