Mit KI aus unserem englischen Quiz auf Deutsch erstellt; die Quellen verweisen auf die deutsche Wikipedia.
Helium ist das zweithäufigste Element im Universum und doch auf der Erde ein knapper Rohstoff. Es bleibt bis zu tiefsten Temperaturen gasförmig und zeigt als Flüssigkeit Eigenschaften, die die Quantenphysik bis heute beschäftigen. Die Quizfragen führen von der Entdeckung im 19. Jahrhundert über Vorkommen und Gewinnung bis zu den Anwendungen in Medizin, Raumfahrt und Technik.
Alle 30 Fragen mit Antworten und Erklärungen. Quiz spielen
Q 01Zu welcher Elementgruppe des Periodensystems zählt Helium?
Edelgase
Im Periodensystem steht das Element in der 18. IUPAC-Gruppe, die früher als VIII. Hauptgruppe bezeichnet wurde.
Q 02Nach welchem Himmelskörper ist das Element Helium benannt?
Sonne
Der Name geht auf das altgriechische Wort hélios zurück; vorgeschlagen wurde er von zwei englischen Forschern.
Q 03Welches Element ist im Universum als einziges häufiger als Helium?
Wasserstoff
Helium macht etwa ein Viertel der Gesamtmasse der Materie im Universum aus; der größte Teil davon entstand schon beim Urknall.
Q 04Welche Eigenschaft macht Helium zu einem gefahrlosen Traggas für Ballons und Luftschiffe?
Unbrennbar
Wegen der hohen Diffusionsrate muss die Hülle allerdings dichter sein als bei allen anderen Gasen.
Q 05Welche Gefahr droht, wenn größere Mengen Heliumgas die Atemluft verdrängen?
Erstickung
Unfälle sind selten, weil das leichte Gas sofort aufsteigt und sich nicht in Mulden sammelt; riskant sind nach oben dichte Räume wie Dachstühle.
Q 06Aus welchem Rohstoff wird Helium durch fraktionierte Destillation gewonnen?
Erdgas
In den Lagerstätten sammelt sich das beim radioaktiven Zerfall gebildete Helium in Konzentrationen von bis zu 16 Volumenprozent.
Q 07Welche Eigenschaft von Helium verändert nach dem Einatmen kurzzeitig die Stimme?
Höhere Schallgeschwindigkeit
In Luft breitet sich Schall mit 353 m/s aus, in Helium mit 1011 m/s – dadurch verschieben sich die Formanten der Stimme nach oben.
Q 08Welche Farbe hat die Spektrallinie, die erstmals auf das Element Helium hinwies?
Gelb
Die helle Linie liegt bei einer Wellenlänge von 587,49 Nanometern und zeigte sich im Spektrum der Chromosphäre.
Q 09Welches medizinische Bildgebungsverfahren nutzt mit Helium gekühlte supraleitende Magnete?
Kernspintomographie
Das Kühlmittel hält den Supraleiter unter seiner Sprungtemperatur; auf dieselbe Weise arbeiten Teilchenbeschleuniger in der Forschung.
Q 10Was unterscheidet Helium am absoluten Nullpunkt unter Normaldruck von allen anderen Stoffen?
Wird nicht fest
Erst bei einem Druck oberhalb von 2,5 MPa, rund dem 25-fachen Atmosphärendruck, lässt sich Helium bei tiefen Temperaturen verfestigen.
Q 11Welches Land gewann viele Jahre lang über 90 % des kommerziell nutzbaren Heliums der Welt?
USA
Noch 1995 wurde dort insgesamt eine Milliarde Kubikmeter gefördert; nach der Jahrtausendwende kamen neue Lieferländer hinzu.
Q 12Bei welchem Himmelsereignis am 18. August 1868 beobachtete Jules Janssen in Indien Helium?
Sonnenfinsternis
Zunächst glaubte ihm niemand: Noch nie war ein neues Element im Weltall gefunden worden, bevor es auf der Erde nachgewiesen war.
Q 13In welchen Datenspeichern verringert eine Heliumfüllung Strömungseffekte und Vibrationen?
Festplattenlaufwerke
Q 21In welchem afrikanischen Land wurde 2016 ein gewaltiges Helium-Vorkommen entdeckt?
Tansania
Mit dem Fund galt die befürchtete Heliumkrise vorerst als abgewendet; zudem ließen sich die geologischen Bedingungen ermitteln, unter denen sich Helium bildet.
Q 22Die „Umwandlung“ welches Elements in Helium gelang im Jahr 1903 erstmals?
Radium
Auf der Erde entsteht Helium-4 beim Zerfall radioaktiver Elemente; die ausgesandten Kerne entreißen anderen Atomen zwei Elektronen.
Q 23Welches Messgerät weist bei der Lecksuche an Vakuumanlagen eindringendes Helium nach?
Massenspektrometer
Die Methode ist rasch und empfindlich; genutzt wird sie etwa bei der Fertigung von Wärmetauschern für Klimaanlagen oder von Benzintanks für Autos.
Die Magnetscheiben können dadurch enger beieinanderliegen, sodass bei gleicher Baugröße mehr Scheiben und mehr Speicherkapazität möglich sind.
Q 14In der Lava welches Vulkans wies Luigi Palmieri 1882 erstmals Helium auf der Erde nach?
Vesuv
Der Nachweis gelang per Spektralanalyse, 14 Jahre nach den ersten Hinweisen im Licht der Chromosphäre.
Q 15Welcher britische Chemiker isolierte 1895 Helium aus dem Uran-Mineral Cleveit?
William Ramsay
Eigentlich suchte er nach Argon; fast gleichzeitig gelang dieselbe Entdeckung Per Teodor Cleve und Nicolas Langlet im schwedischen Uppsala.
Q 16Binnen welcher Zeitspanne nach dem Urknall entstand der größte Teil des Heliums im Weltraum?
Drei Minuten
Etwa 25 % der damals entstandenen Masse sind Helium-4 mit Spuren von Helium-3; später in Sternen gebildetes Helium fusionierte meist weiter zu schwereren Elementen.
Q 17Welcher Engländer schloss aus einer neuen Linie im Sonnenspektrum auf ein unbekanntes Element?
Norman Lockyer
Er nannte die Linie D3, um sie von den nahe gelegenen Linien D1 und D2 des Metalls Natrium zu unterscheiden.
Q 18Bei welcher Temperatur siedet Helium unter Normaldruck?
4,15 K
Kein anderes Element hat niedrigere Schmelz- und Siedepunkte; bis hinab zum Lambdapunkt bleibt Helium eine farblose Flüssigkeit.
Q 19Woher stammt der Hauptanteil des Heliums, das im Regolith des Mondes gebunden ist?
Sonnenwind
Die Heliumionen dringen mit etwa 3 keV in Feststoffe ein und bleiben dort; im Mondboden erreichen sie Konzentrationen bis zu 70 Masse-ppm.
Q 20Wie verhält sich Helium II an einer Fläche, die aus der Flüssigkeit herausragt?
Kriecht gegen die Schwerkraft empor
Aus einem nicht versiegelten Behälter entweicht die Flüssigkeit so von selbst; erreicht sie einen wärmeren Bereich, verdunstet sie.
Q 24Welches Land stellte 2002 bereits 16 % des weltweit vertriebenen Heliums her?
Algerien
Das Land stieg nach der Jahrtausendwende rasch zum zweitwichtigsten Heliumlieferanten auf.
Q 25In welchem Jahr stellte Willem Hendrik Keesom erstmals festes Helium her?
1926
Dazu komprimierte er das Element auf 25 bar; sein Lehrer hatte es trotz weiteren Abkühlens nicht verfestigen können.
Q 26Welche E-Nummer trägt Helium als zugelassener Lebensmittelzusatzstoff?
939
In der Lebensmittelindustrie dient das Gas als Treibgas oder Packgas.
Q 27Zu welcher Teilchenklasse zählen Helium-4-Atome im Gegensatz zu Helium-3-Atomen?
Bosonen
Unter 0,8 Kelvin trennen sich gleiche Anteile der beiden flüssigen Isotope in zwei unmischbare Flüssigkeiten, ähnlich wie Öl und Wasser.
Q 28Wie wird die ungewöhnliche Art der Wärmeleitung in Helium II auch bezeichnet?
Zweiter Schall
Bei 1,8 K leitet Helium II Wärme als Impuls mit einer Geschwindigkeit von 20 m/s.
Q 29Wie heißt Helium, dessen beide Elektronen einander entgegengerichtete Spins haben?
Parahelium
Bei parallelen Spins kann eines der Elektronen nicht im 1s-Orbital sitzen, weil das gegen das Pauli-Verbot verstieße.
Q 30Wie heißen Kerne wie Helium-6 und Helium-8, deren Zusatzneutronen weit außen liegen?
Halokerne
Insgesamt sind acht Isotope des Elements bekannt, von denen lediglich die beiden leichtesten natürlichen stabil sind.