Hélium
Hélium est un élément chimique de symbole He et de numéro atomique 2. C’est un gaz monoatomique incolore, inodore, insipide, non toxique et inerte, qui ouvre le groupe des gaz nobles dans le tableau périodique. L’hélium possède les points d’ébullition et de fusion les plus bas de tous les éléments et n’existe qu’à l’état gazeux, sauf dans des conditions extrêmes.
L’hélium est le deuxième élément le plus léger et le deuxième plus abondant de l’univers observable, représentant 24 % de la masse élémentaire totale ; sa masse est plus de 12 fois supérieure à celle de tous les éléments plus lourds réunis. Cette abondance est similaire à celle observée dans le Soleil et sur Jupiter. Elle s’explique par l’énergie de liaison (par nucléon) très élevée de l’hélium-4 par rapport aux trois éléments qui le suivent. Cette forte énergie de liaison fait de l’hélium-4 un produit courant de la fusion nucléaire comme de la désintégration radioactive. La majeure partie de l’hélium de l’univers est de l’hélium-4, que l’on pense formé lors du Big Bang. La plupart du nouvel hélium est créé par la fusion nucléaire de l’hydrogène dans les étoiles.
L’hélium est utilisé en cryogénie (son plus grand usage unique, absorbant environ un quart de la production), notamment pour refroidir les aimants supraconducteurs, l’imagerie par résonance magnétique (IRM) en étant la principale application. Représentant, selon les estimations, la moitié du gaz produit industriellement, l’hélium sert aussi aux usages suivants : gaz de pressurisation et de purge, atmosphère protectrice pour le soudage à l’arc, et procédés tels que la croissance de cristaux pour fabriquer des plaquettes de silicium. Une application bien connue mais mineure de l’hélium est celle de gaz porteur dans les ballons et les dirigeables. Comme d’autres gaz dont la densité diffère de celle de l’air, l’inhalation d’hélium modifie temporairement le timbre et la qualité de la voix. En recherche scientifique, le comportement des deux phases liquides de l’hélium-4 (hélium I et hélium II) est important pour les chercheurs qui étudient la mécanique quantique (en particulier la superfluidité) et pour ceux qui s’intéressent à des phénomènes, comme la supraconductivité, qui se produisent près du zéro absolu.
Bien que le gonflage de ballons soit son application la plus connue, il ne représente qu’une faible part de son utilisation totale. L’hélium sert à de nombreux usages qui exigent certaines de ses propriétés uniques, comme son faible point d’ébullition, sa faible densité, sa faible solubilité, sa conductivité thermique élevée ou son inertie. En 2008, environ 22 % des quelque 32 millions de kg (193 millions de mètres cubes) d’hélium produits chaque année dans le monde ont été utilisés dans des applications cryogéniques, principalement pour refroidir les aimants supraconducteurs des appareils d’imagerie par résonance magnétique (IRM) médicale. Les autres applications majeures (environ 60 % au total en 1996) étaient la pressurisation et la purge de systèmes, les atmosphères contrôlées, le soudage et la détection de fuites. Les autres applications, par catégorie, sont comparativement mineures.
Parce qu’il est inerte, l’hélium est utilisé comme atmosphère protectrice pour la croissance de cristaux de silicium et de germanium, dans la production de titane et de zirconium, et en chromatographie en phase gazeuse. Grâce à son inertie, à sa conductivité thermique élevée, à la grande vitesse du son en son sein et à la valeur élevée de son rapport des capacités thermiques (Cp/Cv), l’hélium convient également aux souffleries supersoniques et aux installations à impulsion.
L’hélium agit comme gaz de protection dans les procédés de soudage à l’arc électrique sur des matériaux qui seraient contaminés ou fragilisés par l’air ou l’azote. Plusieurs gaz de protection inertes sont utilisés en soudage à l’arc sous gaz avec électrode de tungstène (GTAW/TIG) ; l’hélium est souvent employé, parfois préféré à l’argon (généralement moins cher), notamment pour souder des matériaux à conductivité thermique élevée comme l’aluminium ou le cuivre.
L'acétylène (nom systématique : éthyne) est un composé chimique de formule C₂H₂.
L'argon est un élément chimique de symbole Ar et de numéro atomique 18.
Argon-dioxyde de carbone C-50 (50 % d'argon / 50 % de CO₂)
Le dioxyde de carbone (formule chimique CO₂)
L'hélium est un élément chimique de symbole He et de numéro atomique 2.
L'azote est un élément chimique de symbole N et de numéro atomique 7.
L'oxygène est un élément chimique de symbole O et de numéro atomique 8.
Le propane (formule moléculaire C₃H₈) est un alcane à trois atomes de carbone.