Charakterystyka pierwiastków s

0 okresu rdzeniowegoH - He

- Izotopy naturalne:H-1 - ( 99.985% )H-2, (D) - ( 0.015% )

- Izotopy nietrwałe:H-3, (T), τ1/2= 12.33 lat, β -

H-4, emisja neutronu do H-3

H-5,

nr = 0 H He +1 +2 +3 qr

nr = 1 Li Be B

- Izotopy naturalne:- He-3 - 0.000137%,- He-4 - 99.999863%

- Izotopy nietrwałe:-He-5, emisja neutronu do He-4, -He-6, τ1/2= 806,7 ms, β- do Li-6,-He-7, emisja neutronu do He-6, -He-8, τ1/2= 119 ms, β - do Li-8,

β + + neutron do Li-7 (16%), -He-9, emisja neutronu do He-8, -He-10, τ1/2= 2,7·10-21s, emisja 2 n.

WODÓR

H (D,T)

Naturalne izotopy: H-1 ( 99.985% ), H-2 ( 0.015% ) Nietrwałe izotopy: H-3, H-4, H-5, H-6 Masa atomowa: 1,0079 uCzęstość występowania:

- Wszechświat - 739 000 pm- Skorupa ziemska - 1 520 pm

Wodór

- Izotopy nietrwałe:H-3, (T), τ 1/2= 12.33 lat, β -

H-4, emisja neutronu do H-3 H-5,

Zawartość w suchym powietrzu (% obj.):He - 0,00046Ne - 0,00161Ar - 0,9325Kr - 0,000108Xe - 0,000008

Drobiny Σ elektronów

σb

σa r-r/pm E/

kJ/mol

2H+ 0 0 0

H2

+ 1 1 0 106 255

H20 2 2 0 74 436

H2

- 3 2 1

2H- 4 2 2

Drobiny wodoru

E

H+ H+

s s

σb

σa

- nietrwale drobiny wodoru: Szereg H

n+, (n – nieparzyste) – H

3+, H

5+, H

7+, H

9+, H

11+, H

13+, H

15+,

(n – parzyste) – H4

+, H6

+, H8

+, H10

+,

HH H

3c-2e HH H H H

HH H H

H2

0 + H+ > 423,8 kJ/mol (-ΔH)H0

(g) + e > 72 kJ/mol

Drobiny wodoru

(H+) H2 H-

(P+) P2 P-

(D+) D2 D-

(T+) T2 T-

(D+) D2 D-

PD

PT

orto-

para-

ev

0 1 2Wodór

Drobiny wodoru w związkach chemicznych;

(H+)(prot P+ , deuter D+, tryt T+)

- proton, cząstka elementarna, r = 10-5 Å

- wiązany w drobinach z pierwiastkami o elektroujemności większej od wodoru: HF, OH-, NH3, HCl, H2S, PH3, HNO3,

HPO42-, H5IO6, .... itd..

- tworzy wiązania wodorowe (3c,4e)

Ładunek rdzeni

1 2 3 4 5 6 7 8

LiH BeH42-(4)BeH3-(4)BeH2

BH4-B2H7-B2H6 CH4

NH2-

NH2-

NH3

NH4+

OH-

H2OH3O+

HFH2F+

(NeH+)

NaH MgH64-(6)MgH42-(4)MgH42-(6)MgH3-n(6)MgH2

AlH63-(6)AlH52-(6)AlH4-(4)AlH4-(6)AlH3

SiH4

PH2-

PH2-

PH3

PH4+

SH-

H2SH3S+

HClH2Cl+

ArH+

ZnH42-(4)ZnH3-ZnH2

GaH63-(6)GaH52-(6)GaH4-(4)GaH4-(6)GaH3

GeH4

AsH2-

AsH2-

AsH3

AsH4+

SeH-

H2SeH3Se+

HIH2I+

KrH+

CdH2 SnH4 TeH-

H2TeH3Te+

HAt XeH+

Połączenia wodorowe pierwiastków bloku sp

Wpływ H+ na kształt drobin:

CH4 NH3 OH2 109,5˚ > 107,3˚ > 104,5˚

SiH4 PH3 SH2

109,5 ˚ > 93,5˚ > 92,3 ˚

GeH4 AsH3 SeH2

109,5˚ > 92,0˚ > 91,0˚

SnH4 SbH3 TeH2

109,5˚ > 91,5˚ > 89,5˚

Temperatury topnienia (a) i wrzenia (b) wodorków

pierwiastków bloku sp

Ciepło parowania wodorków pierwiastków bloku sp(mierzone w punkcie wrzenia)

okres

T/K

Wodór

Wodór

Drobiny z wiązaniami wodorowymi (1)

Drobiny wyspowe:

[HF2]- w KHF2

[H2F3]- w KH2F3

[H4F5-] w KH4F5

Cząsteczki kwasu mrówkowegow fazie gazowej:

a) monomerb) dimer

(A. Albinati i inni (1978) Acta Crystallogr., Sect. B, vol. 34. P. 2188)

Wodór

Na3H(CO3)2·2H2O

Na5H3(CO3)4

NaHCO3

100pm, 160 pm

125 pm

77 pm77 pm

185 pm 87 pm

185 pm

Drobiny z wiązaniami wodorowymi (2)

107 pm

156 pm

Wodór

makrołańcuchy

wyspowe

Wodór

makrołańcuch

makrowarstwa

Wiązania wodorowe w DNA

Guanina -( 2-amino-6-hydroksopuryna)

cytosina

Wodór

Wiązania wodorowe w DNA

Adenina - 6-aminopuryna

Tymina - 5-metylouracyl

Wodór

Wodór

Masa atomowaSpin jądrowy

Jądrowy moment magnetyczny

NMR freq. (2,35 tesla) /MHZNMR względna czułość (stałe pole)

Jądrowy moment kwadrupolowy

Stabilność jąder

Temperatura topnienia / KTemperatura wrzenia KEntalpia topnienia kJ/mol

Entalpia parowania kJ/mol

Temperatura krytyczna KTemperatura topnienia KEntalpia dysocjacji kJ/mol w 298,2K

Energia zerowa kJ/molOdległość międzyjądrowa pm

Wodór cząsteczkowy H2

Wodór cząsteczkowy H2

- Drobiny H2 tworzą gazowy, ciekły i stały związek jednopierwiastkowy

wodór. Pod super wysokimi ciśnieniami wodór tworzy fazę metaliczną.

- Cząsteczki wodoru H2 są ligandami w związkach kompleksowych w

których centrami koordynacji są rdzenie pierwiastków bloku dsp z elektronami na orbitalach d . Jako ligandy są powiązane wiązaniem σ

donorowym π

akceptorowym .

- Przykłady takich kompleksów:- [W(CO)

3H

2(PPr

3)

2]

w tym kompleksie d(H-H)

= 84 pm (w H2 (g)

d(H-H)

= 74,14 pm)

Synteza: [Cr(CO)6] + H2 hυ, Xe(c) [Cr(CO)

5H

2] + CO

-

Synteza: [Co(CO)3NO] + H

2 hυ, Xe(c) [Co(CO)

3H

2NO] + CO

Ortowodór Parawodór

Wodór W temperaturze 25°C (w 0 K H2 jest w 100% parawodorem)

Uwalnianie energiiprzy powolnym przechodzeniu orto- wpara- , przyspiesza sięprzepuszczając wodórnad powierzchniąmetalu.

1,48 kJ/mol

EWodór

Ładunek rdzeni

1 2 3 4 5 6 7 8

LiH BeH42-(4)BeH3-(4)BeH2

BH4-B2H7-B2H6 CH4

NH2-

NH2-

NH3

NH4+

OH-

H2OH3O+

HFH2F+

(NeH+)

NaH MgH64-(6)MgH42-(4)MgH42-(6)MgH3-n(6)MgH2

AlH63-(6)AlH52-(6)AlH4-(4)AlH4-(6)AlH3

SiH4

PH2-

PH2-

PH3

PH4+

SH-

H2SH3S+

HClH2Cl+

ArH+

ZnH42-(4)ZnH3-ZnH2

GaH63-(6)GaH52-(6)GaH4-(4)GaH4-(6)GaH3

GeH4

AsH2-

AsH2-

AsH3

AsH4+

SeH-

H2SeH3Se+

HIH2I+

KrH+

CdH2 SnH4 TeH-

H2TeH3Te+

HAt XeH+

Połączenia wodorowe pierwiastków bloku sp

Wodorki i wodoroaniony zawierające H-

- jonowe: - z kationami M+, M2+ ( Li, Na, K, Rb, Cs, Ba, Sr, Ca,

Ln, An): LiH, CsH, CaH2, BaH2, LaH2, AcH2, LaH3, CaHBr, Ba2NH, LiSrH3, BaLiH3.....

tt[°C] t rozkł [10 mmHg ] LiH - 692 LiH - 550 NaH - NaH - 210 (MgH2 - 85) KH - KH - 210 CaH2 - 885 RbH - RbH - 170 SrH2 - 585 CsH - CsH - 170 BaH2 - 230

Wodorki i wodoroaniony zawierające H-

- z pierwiastkami bloku sp o mniejszej elektroujemności od wodoru (B, Be, Mg, Al., Si ...): BeH2, MgH2, AlH3, BH4

-, SiH4, ..... .

BeH2 - lk = 4 MgH2 - lk = 6, o strukturze rutylu - TiO2

tworzy również: K2MgH4

AlH3 - lk = 6 również: AlH63-, AlH4

-

BH4- - lk = 4

SiH4 - lk = 4

Ładunek rdzeni1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

KH

…......

CaH2

…........

ScH2

ScH3

….........

Ti2D3

TiD0,66

TiD1,7

…..........

V2H

.........

CrH2

…........

MnD0,65

…........(6)MnH6

5-

(4)MnH42-

MnH33-

FeD0,42

FeH

….............(6)FeH6

4-

-

….........(sl)CoH4

5-

(5)CoH54-

Ni2H

…...............(4)NiH4

4-

(4)Ni4H1212-

(4)Ni2H77-

Ni4H65-

Cu

…..........(4)CuH4

3-

RbH

......

SrH2

.......

YH2

YH3

….........

ZrDZrH2

….......

NbD0,95

....... .........

-

.........(9)TcH9

2-

-

...........RuHav

5-

(sl)RuH64-

(T)RuH36-

(7)RuH73-

(4-)Ru2H612-

(6-)RunH4n4n-

-

…...........RhH6

3-

RhHav4-

RhH63-

Rh4H68-

PdH0,64

…............(2)PdH2

2-

(3)PdH33-

(4sq)PdH62-

(4)PdH44-

-

….......

LuH2

LuH3

…..........

HfH2

HfD1,63

…...........

Ta2D

..........

-

.........

-

\..........ReH6

3-

ReH65-

(9)ReH92-

-

..............(6)OsH6

4-

OsH73-

-

...........(sl)IrH65-

(5)IrH54-

IrH63-

–

.................PtH2

2-

PtH42-

PtH62-

(5)Pt2H95-

-

….......

Wodorki i wodoroaniony zawierające H-

- z pierwiastkami bloku dsp tworzy wodorki i wodoroaniony :

jonowe - KH, RbH, CaH2, SrH2,

PdH22- - lk = 2 (sp)

NiH44-, PdH4

4- - lk = 4 (sp3)PdH4

2- - lk = 4sq (dsp2)FeH6

4-, OsH64- - lk = 6 (d2sp3)

Ni2H72- - lk =4 (sp3)

Ni4H1212- - lk = 4 (sp3)

Pt2H95- - lk = 5

OsH82- - lk = 8

ReH92-, TcH9

2- - lk = 9 (d5sp3)

Wodorki śródwęzłowe (H-,H0,H+)tworzą je: V, Nb, Ta, Pd, Cu, ..... .

Właściwości chemiczne drobin wodoru

(H+) H2 H-ev

0 1 2

Wodór

(H+) H2

nadaje drobinom wł. (ac) i (ox)

(H+) H2 H-

dys. redac - oxbas

oxbasredac

H2 H-

nadaje zw. wł. (bas)

red

ox

Właściwości chemiczne drobin wodoru

(H+) H2 H-ev

0 1 2

Wodór

(H+) H2 nadaje drobinom wł. (ac) i (ox)ox

ac- H2O + O2- > 2OH-

- H3O+ + OH- > 2H2O

- HCl(g) + H2O > Cl- (aq) + H3O +

ac basH+

Powinowactwo drobin An-8 I okresu rdzeniowego do kationów wodorowych [kJ/mol]

C4- N3-

3084O2-

2318F-

1553Ne0

CH3- NH2-

2565OH-

1671HF0

465(NeH)+

CH22- NH

2-

1670H

2O0

724H

2F+

CH3

-

1742NH

30

858H

3O+

CH4

0

536NH

4+

CH5

+

Powinowactwo drobin An-8 do kationów wodorowych [kJ/mol]

N3-

NH2- 3084O2-

OH- 2318F-

HF0 1553Ne0

P3- S2-

HS- 2300Cl-

HCl0 1393Ar0

As3- Se2-

HSe- 2200Br-

HBr0 1351Kr0

HKr+ 424

Sb3- Te2- I-

HI0 1314

Xe0

HXe+ 478

Powinowactwo drobin HAn-7 do kationów wodorowych [kJ/mol]

NH2-

NH2

- 2565OH-

H2O0 1671

HF0

H2F+ 465

(NeH+)

PH2- HS-

H2S0 1471

HCl0

H2Cl+ 586

(ArH+)

AsH2- HSe-

H2Se0 1417

HBr-0

H2Br+ 590

KrH+

SbH2- HTe- HI0

H2I+ 607

XeH+

Powinowactwo drobin H2An-6 do kationów wodorowych

[kJ/mol]NH

2-

NH30 1670

H2O0

H3O+ 724

H2F+

PH2

-

PH3

0 1541H

2S0

H2S0 739

H2Cl+

AsH2

-

AsH3

0 1501H

2Se0

H2Se0 742

H2Br+

SbH2

- H2Te0 H

2I+

Powinowactwo drobin H3An-5 do kationów wodorowych

[kJ/mol]

CH3

-

CH4

0 1742NH

30

NH4

+ 858H

3O+

PH3

0

NH4

+ 800H

3S+

AsH3

0

AsH4

+ 768H

3Se+

H3Te+

Powinowactwo drobin An-8 I okresu rdzeniowego do kationów wodorowych [kJ/mol]

C4- N3-

3084O2-

2318F-

1553Ne0

CH3- NH2-

2565OH-

1671HF0

465(NeH)+

CH22- NH

2-

1670H

2O0

724H

2F+

CH3

-

1742NH

30

858H

3O+

CH4

0

536NH

4+

CH5

+

Autodysocjacja wodorowych połączeń pierwiastków sppK = - lgK

CH4- 46 NH

3- 35 OH

2- 14 HF- 3

PH3- 27 H

2S - 7 HCl- -7

H2Se - 4 HBr- -9

H2Te - 2 HI - -10

2HnA Hn+1A+ + Hn-1 A-

Superkwasy

2HF(c)

+ SbF5 → [H2F +][SbF6-]

SbF5 + 2HSO3F → [H2SO3F +][SbF5SO3F-]

- mieszanina SbF5/HSO3F/SO3

2HF(c)

+ MFn → [H2F +][MFn+1-]

SbF5 + 2HSO3F SHO OH

O F

FF F

SbF

O

S OO F

F

+_

Superkwasy

Funkcja kwasowości Hammetta dla bezwodnych kwasów

Wodór

Właściwości chemiczne drobin wodoru

(H+) H2 H-ev

0 1 2

Wodór

(H+) H2 nadaje drobinom wł. (ac) i (ox)ox

ox- H2O + Na > OH- + Na+ + 1/2 H2

- H3O+ + Fe > H2O + Fe2+ + H2

- HCl(g) + Ag > Ag+ + Cl- + H2

Właściwości chemiczne drobin wodoruWodór

dysocjacja termiczna H2 (energia wiązania- 436 kJ/mol): H2 --> 2H0

w 2000 K - 0,081 % 3000 K - 7,85 % 4000 K - 62,0 % 5000 K - 95,5 %

Właściwości chemiczne drobin wodoru

(H+) H2 H-ev

0 1 2

Wodór

(H+) H2 H-

dys. redac - oxbas

oxbas

redac H2 + O2 > H2O 4H2 + Na2SO4 > 4H2O + Na2S H2 + CuO > Cu + H2O ox H2 + Ca > Ca2+ + 2H-

dys. redac - oxbas H2 + Na2O > (Na+ , H- ) + (Na+ , OH--)

redac

Właściwości chemiczne drobin wodoru

(H+) H2 H-ev

0 1 2

Wodór

H2 H-

nadaje zw. wł. (bas)

red

(bas)(2NaH) + B2H6 > 2Na+ + 2BH4

-

CaH2 > Ca0 + H2

red

Właściwości chemiczne drobin wodoru

(H+) H2 H-ev

0 1 2

Wodór

(H+) H2 H-

syn. red - ox

NaH + H2O > NaOH + H2

B2H6 + 6H2O > 2H3BO3 + 6H2

NaBH4 + 4H2O > Na[B(OH)4] + 4H2

Wodór

Reakcje drobin wodoru:

- redukcja katodowa (elektroliza wodnych roztworów kwasów):

np. HClaq H3O+ + e(katoda) H2O + 1/2H2

- utlenianie anodowe (elektroliza stopionych wodorków):

np. NaH H- 1/2H2 + e(anoda)

Reakcje drobin wodoru (H+):

- ac (kwasy):

dysocjacje kwasów w roztworach wodnych: (HCl, HClO4, HNO3, H2SO4, H3PO4, ....):

mocne HCl(q) + H2O H3O+aq + Cl-

aq

HClO4(c) + H2O H3O+ aq + ClO4-aq

słabe H2SeO3 (s) + H2O H3O+aq + HSeO3

-aq

HSeO3 -aq + H2O H3O+

aq + SeO32-

aq

H3PO4 (c) + H2O H3O+aq + H2PO4

-aq

H2PO42-

aq + H2O H3O+aq + HPO4

2--q

HPO42-

aq + H2O H3O+aq + PO4

3--q

Reakcje drobin wodoru (H+):reakcje wody z tlenkami zasadowymi (Li2O, K2O, BaO, SrOLa2O3 itd.....):

H2O + Na2O NaOH + NaOHH2O + CaO Ca(OH)2

3H2O + La2O3 2La(OH)3

hydroliza anionowa (CO32-, AsO4

3-, SO32-, .... ):

H2O + PO43- HPO4

2- + OH-

itd..

reakcje kondensacji (wodorosoli, wodorotlenków):2Na2HPO4 Na4P2O7 + H2OCa(OH)2 CaO + H2O

Reakcje drobin wodoru (H+):

- ac (kwasy):

dysocjacje kwasów (HNO3, H2SO4, H3PO4, ....): HCl(q) + H2O H3O+ + Cl-

HClO4(c) + H2O H3O+ + ClO4-

reakcje wody z tlenkami zasadowymi (Li2O, K2O, BaO, SrOLa2O3 itd.....):

H2O + Na2O NaOH + NaOHH2O + CaO Ca(OH)2

hydroliza anionowa (CO32-, AsO4

3-, SO32-, .... ):

H2O + PO43- HPO4

2- + OH-

itd.. reakcje kondensacji (wodorosoli, wodorotlenków):

2Na2HPO4 Na4P2O7 + H2OCa(OH)2 CaO + H2O

Reakcje drobin wodoru (H+):

-ox (utleniacze):

- utlenianie metali I i II grupy oraz lantanowców wodą:np. Na, Ca, La H2O + Na NaOH + 1/2H2

2H2O + Ca Ca(OH)2 + H2 3H2O + La La(OH)3 + 1,5H2

- utlenianie kwasami w roztworach wodnych (metale o potencjałach standardowych ujemnych):np. Fe, Mn, Co, Ni 2H3O+ + Fe Fe2+ + 2H2O + H2

2H3O+ + Mn Mn2+ + 2H2O + H2

- utlenianie metali utleniaczami zawierającymi H+ :np.. - HClg, H2Og, NH3(g)):

w 160°C Ag + HCl g AgCl + 1/2H2

w 700°C Cr + 2HBr g CrBr2 + H2

w 550°C 3Zn + 2NH3 g Zn3N2 + 3H2

Reakcje drobin wodoru (H2):

-redac (reduktor sprzężony): np. z O2, F2, N2, Na2SO4

2H2 + O2 2H2O 3H2 + N2 2NH3

4H2 + Na2SO4 Na2S + 4H2O

-ox (utleniacz):np.. Z Na, K, Ba, La H2 + 2Na 2NaH

H2 + La LaH2

-oxbas (utleniacz sprzężony):np. Al 3H2 + 2Al 2AlH3 \

Uzupełnienie

Reakcje rozkładu:

- wodorotlenków: Ca(OH)2 (s)

CaO(s)

+ H2O

(g)

- kwasów: 3H3BO

3 H

3B

3O

6 + 3H

2O

Dysproporcjonacja ac-bas 2OH- O2- + H2O

- wodorosoli: 2Na2HPO

4 Na

4P

2O

7 + H

2O

- mocznik: 2CO(NH2)

2 CO(NH

2)NH(NH

2)CO + NH

3

Dysproporcjonacja ac-bas 2NH2

- NH2- + NH3

0

Reakcje preparatywne wykorzystujące reakcję:H+ + H- H

2- LiBH

4 + HCN LiBH

3CN + H

2 (100 °C)

- LiBH4 + 4ROH LiB(OR)

4 + 4H

2 (etapowo)

- LiBH4 (s)

+ H2S LiBH

3SH + H

2

- LiAlH4 + 4PH

3 LiAl(PH

2)

4 + 4H

2 (diglym)

- C2H

5SnH

3 + HBr C

2H

5SnH

2Br + 4H

2 (cykloheksan)

- SiH4 + H

2O H

3SiOH + H

2

- R3SiH

+ H

2O R

3SiOH + H

2

- R3SiH

+ CH

3COOH R

3SiOOCCH

3 + H

2

- R3SiH

+ C

2CH

5OH R

3SiOC

2H

5 + H

2

- 3(C2H

5)

3GeH

+ B(OH)

3 B[OGe(C

2H

5)

3]

3 + 3H

2

- B2H

6 + 2AsH

3 2BH

2AsH

2 + 2H

2

Wodór- commercial fixation of nitrogen from the air in the Haber ammonia process- hydrogenation of fats and oils, methanol production, in hydrodealkylation, hydrocracking and hydrodesulphurization - rocket fuel - production of hydrochloric acid - reduction of metallic ores - for filling balloons (hydrogen gas much lighter than air; however it ignites easily) - liquid H2 is important in cryogenics and in the study of superconductivity since its melting point is only just above absolute zero

Wodór

Here are a few notes about the biological role of hydrogen:- Hydrogen makes up two of the three atoms in water and water is absolutely essential to life. - Hydrogen is present in all organic compounds.- A form of water in which both hydrogen are replaced by deuterium (2H, or D) is called "heavy water" (D2O) and is toxic to mammals.- Some bacteria are known to metabolise molecularhydrogen (H2).

HEL

He

- Izotopy naturalne:- He-3 - 0.000137%,- He-4 - 99.999863%

- Izotopy nietrwałe:-He-5, emisja neutronu do He-4, -He-6, τ 1/2= 806,7 ms, β - do Li-6,-He-7, emisja neutronu do He-6, -He-8, τ 1/2= 119 ms, β β - do Li-8,

β + + neutron do Li-7 (16%), -He-9, emisja neutronu do He-8, -He-10, τ 1/2= 2,7·10-21s, emisja 2 neutronów.

- Masa atomowa: 4.002602(2) u

- filling balloons as it is a much safer gas than hydrogen - widely used as an inert gas shield for arc welding in countries where helium is cheaper than argon - protective gas in growing silicon and germanium crystals and in titanium and zirconium production - cooling medium for nuclear reactors - a mixture of 80% helium and 20% oxygen is used as an artificial atmosphere for divers and others working under pressure - cryogenic applications as a gas for supersonic wind tunnels - a protective gas for semiconductor materials - pressurizing liquid fuel rockets

Diagram fazowyhelu

Ciekły hel

W temperaturach bliskich zera bezwzględnego w normalnym ciśnieniu hel wykazuje ciekawe właściwości. Istotną rolę zaczynają odgrywać zjawiska kwantowe, gdyż zanika tu bezładny ruch cieplny (ciecz kwantowa). Następuje silne wewnętrzne uporządkowanie ruchów cząsteczek. Oznacza to, że ciecz znajduje się w stanie nadpłynnym.

EntropiaMiarą wewnętrznego uporządkowania układu jest entropia. Im mniejsza entropia, tym bardziej układ jest uporządkowany. Po przejściu helu w stan nadpłynny jego entropia gwałtownie maleje.

Dla nadpłynnego helu istnieje zależność

S = 1.5838(T/Tλ)5.6

Pod normalnym ciśnieniu hel nie zestala się nawet w temperaturach bardzo bliskich zera bezwzględnego.

Cząsteczki helu będące w najniższym stanie energetycznym wykonują pewne drgania zwane drganiami zerowymi. Te drgania wystarczą, żeby słabo oddziałujące ze sobą atomy helu nie uległy krystalizacji.

Krystalizację helu można osiągnąć podwyższając ciśnienie do 25 – 30 atmosfer w zależności od temperatury.

Ciekły hel występuje w dwóch fazach: faza I (He I) oraz faza II (He II).

Hel I jest zwykłą cieczą mającą właściwości podobne do innych cieczy.

Hel II jest natomiast cieczą nadpłynną.

Przy przechodzeniu przez małe szczeliny hel II wykazuje lepkość rzędu 10-12 Ns/m2, czyli miliard razy mniejszą od lepkości wody.

Lepkość helu