헬륨이 수소보다 안정적인 이유는 무엇인가요?

Question

예전에는 기구 등에 수소가스를 사용하였으나 폭발 등의 위험이 크기 때문에 헬륨가스로 대체되었다고 들었습니다. 그런데 헬륨이 수소보다 안정적인 이유는 무엇인가요?

느긋한칼새269 · Accepted Answer

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.헬륨과 수소는 둘 다 가장 간단한 원소로서, 공통적으로 전자껍질에 단 하나의 전자를 가지고 있습니다. 그러나 헬륨이 수소보다 안정적인 이유는 다음과 같습니다.핵력의 차이: 헬륨의 핵은 2개의 중성자와 2개의 양성자로 이루어져 있으며, 수소의 핵은 1개의 양성자와 0개 또는 1개의 중성자로 이루어져 있습니다. 헬륨의 핵력이 수소의 핵력보다 더 크기 때문에, 헬륨 원자는 더 안정적입니다.전자 수의 차이: 헬륨은 전자껍질에 2개의 전자를 가지고 있지만, 수소는 전자껍질에 1개의 전자만 가지고 있습니다. 이는 헬륨 원자에서 전자간의 전자-전자 반발력이 수소보다 더 작기 때문에 안정성이 높아지게 됩니다.전자 배열의 차이: 헬륨 원자의 전자 배열은 전자 쌍을 이루는데, 이는 전자간의 상호작용을 최소화하고 안정성을 높이는 역할을 합니다. 수소는 전자 쌍을 이루지 않기 때문에 상대적으로 불안정하며, 이로 인해 반응성이 더 높아지게 됩니다.이러한 이유들로 인해, 헬륨이 수소보다 안정적인 것으로 알려져 있습니다.

고운푸들16 · Answer

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.헬륨은 가장 반응성이 적은 비활성 기체입니다.그뿐만 아니라 알려진 모든 화학 원소 중에서 가장 반응성이 적고 거의 모든 조건에서 헬륨은 단원자 분자로 존재하며 반응하지 않습니다.그에 비해 수소는 산소와 반응하여 물이 생성되는 등 헬륨에 비해 훨씬 반응성이 강한 기체입니다.헬륨의 이런 낮은 반응성 때문에 우주에서는 아주 흔한 기체이지만, 다른 원소와 잘 반응을 하지 않기 때문에, 지구상에서는 거의 존재하지 않습니다.

아테나 · Answer

안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.1s 오비탈에 두 개의 전자가 들어차 꽉 차서 안정적인 옥텟규칙을 만족시켰기 때문입니다.옥텟규칙을 만족시키면 안정하고 이상기체가 됩니다.

진득한반딧불210 · Answer

안녕하세요. 이종민 과학전문가입니다.헬륨이 수소보다 안정적인 이유는 주로 전자 구성과 관련이 있습니다.수소는 원자 번호가 1인 원소로, 전자 구성은 1s1입니다. 즉, 수소는 1개의 전자를 가지고 있습니다. 반면에 헬륨은 원자 번호가 2인 원소로, 전자 구성은 1s2입니다. 즉, 헬륨은 2개의 전자를 가지고 있습니다.전자는 서로 반발력을 가지고 있기 때문에, 전자 수가 많은 원소일수록 더 안정적인 경향이 있습니다. 이는 전자의 상호 작용이 더 복잡하고, 전자가 서로 끌어 당기는 힘이 더 강해지기 때문입니다. 따라서 헬륨은 전자 수가 많은 원소가 아니지만, 수소보다는 전자 수가 많아서 더 안정적인 원소입니다.또한, 헬륨은 원자 번호가 2이기 때문에 원자핵 주변에 2개의 양성자가 있습니다. 이는 수소보다 양성자 수가 더 많기 때문에, 전자들을 더 강하게 끌어 당기는 힘이 증가하여 더 안정적인 구조를 가지게 됩니다.

하얀도화지113 · Answer

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.헬륨(Helium)은 원자 번호 2를 가진 원소로서, 수소(Hydrogen)와 함께 가장 가벼운 원소 중 하나입니다. 하지만 헬륨은 수소보다 더 안정적인 원소입니다. 이는 주로 다음과 같은 이유로 설명될 수 있습니다.전자 구성: 헬륨은 전자 껍질에 2개의 전자를 가지고 있고, 수소는 1개의 전자를 가지고 있습니다. 전자 수가 적을수록 원자의 안정성이 높아지는 경향이 있습니다. 따라서 헬륨은 수소보다 전자 구성 면에서 더 안정적입니다.핵 구성: 헬륨은 2개의 양성자와 2개의 중성자로 이루어져 있습니다. 반면에 수소는 1개의 양성자와 0개 또는 1개의 중성자로 이루어져 있습니다. 헬륨의 핵 구성이 더 안정적이고 균형적이기 때문에 수소보다 더 안정적인 원소입니다.분자 구조: 헬륨은 원자가 존재하는 형태로만 존재할 수 있습니다. 반면에 수소는 수소 분자(H2)를 형성하여 존재할 수 있습니다. 수소 분자는 두 개의 수소 원자가 공유 결합으로 연결된 형태이며, 이러한 구조는 수소 분자가 불안정하게 만듭니다.

굉장한호돌이84 · Answer

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.일반적인 원소는 옥텟규칙에따라 최외곽전자가 8개가 있는것 또는 껍질이 한개라면 2개가 안정한데, 헬륨이나 아르곤, 기타등등처럼 물질은 다른물질과 반응하지않아도 최외곽전자를 꽉채우고있기 때문입니다.즉, 다른원소로부터 전자를 뺏거나 가져오는 작용이 필요없어 화학반응성이 거의 없습니다.감사합니다.

탈퇴한 사용자 · Answer

안녕하세요. 김경욱 과학전문가입니다.헬륨과 수소는 둘 다 가장 단순한 원소로, 원자 번호가 1과 2로 매우 비슷합니다. 그러나 헬륨은 수소보다 안정적인 이유는 다음과 같습니다.첫째, 헬륨은 전자 껍질이 완전히 차 있어서 전자가 추가로 들어갈 공간이 없습니다. 따라서 헬륨은 다른 원자와 결합하기가 어렵습니다. 이것은 헬륨이 안정적인 원자 구조를 가지도록 만들어 줍니다.둘째, 헬륨의 원자 구조는 특별한 구조를 가지고 있습니다. 헬륨의 원자 구조는 오직 2개의 전자가 존재하며, 이 전자들은 모두 s 궤도에 위치하고 있습니다. 이러한 구조는 원자 내 전자간의 상호작용을 최소화하기 때문에 안정성이 증가합니다.셋째, 헬륨은 인접한 원소와 결합할 때 분자 구조에서 안정성을 유지하기 위해 고에너지 상태를 유지해야 합니다. 이것은 수소와는 달리 헬륨 분자가 형성되기가 매우 어렵다는 것을 의미합니다.이러한 이유로 헬륨은 수소보다 안정적인 원자 구조를 가지고 있습니다.

럭스마가린 · Answer

안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.네 수소의 폭발한계는 4% 내지 74.5% 입니다. 지금3% 와 헬륨97% 로 된 가스를 공기를 섞어폭발시킬려고 하면 공기의 양이 들어가면서 수소의 함량은 3% 이하로 떨어지게 됩니다. 공기중수소의 함량이 4% 미만일때 수소는 폭발하지 않으므로 폭발은 일어나지 않을 것입니다.제 생각으로는 거의 폭발이 일어나지 않을것으로 판단됩니다. 즉 폭발하려고 산소가 투입되려면공기가 혼합되는데 그때 이미 3% 보다도  농도가 더 떨어지기 때문입니다.

빈티지한양48 · Answer

안녕하세요. 서정원 과학전문가입니다.헬륨의  원자가 전자수가 0개이기 때문에 그렇습니다.일반적으로 원자들은 바깥전자껍질에 전자를 꽉 채우려는 경향이 있는데... 대부분 그렇지 못하죠.. 하지만 18족 원소인 비활성기체들은 최외각전자를 모두 채워 안정적인 전자상태를 만듭니다. 그것을 옥텟규칙이라고 하죠(단 헬륨은 2개만 채우면 되요) 하지만 그외 원소들은 그렇지 못하기 때문에 반응을 통해 결합하여 그 수를 채우려고 합니다~

의로운청설모283 · Answer

헬륨은 원자 번호 2로 수소보다 중성자와 전자 수가 더 많습니다.이로 인해 헬륨의 전자 껍질은 수소보다 완전한 구조를 가지며, 전자의 위치가 더 안정해집니다.이 안정성은 화학 반응성이 낮고, 상태가 고체, 액체, 기체 등 다양한 온도와 압력에서도 안정적인 이유가 됩니다.

꼬꼬댁 힘센 병아리 큰닭727 · Answer

안녕하세요. 설재훈 과학전문가입니다.헬륨은 우주에서 수소 다음으로 많은 원소로, 우주 질량의 약 1/4를 차지가볍고 폭발성이 없어 기구, 비행선, 풍선 등을 띄우는 기체로 쓰여요 헬륨은 단원자 분자로 분자로존재 헬륨의 끓는점은 모든 원소 중에서 가장 낮고,1기압에서는 절대 영도에서도 고체로 존재존재하지고 밀도는 수소 다음으로 작고,공기 밀도의 약 1/7에 불과해요

탈퇴한 사용자 · Answer

안녕하세요. 이준엽 과학전문가입니다.수소와 헬륨 모두 원자량이 작아서 기체 상태에서 분자 간 거리가 가깝고 분자 운동 에너지가 큽니다. 이로 인해 높은 화재 및 폭발 위험이 있습니다. 그러나 헬륨이 수소보다 안정적인 이유는 헬륨 원자의 전자 구조와 관련이 있습니다.수소 원자는 전자가 하나만 있어서, 단일 전자의 전자까지 도달하는 자기 반발력이 작아서 공유자리에 있는 수소 분자들끼리 서로 가까이 몰리면 그만큼 강한 분자간 상호작용이 발생할 수 있습니다. 이러한 상호작용은 수소 분자 간 분자력을 증가시키며, 이로 인해 수소 분자들은 높은 에너지를 가지고 움직입니다. 따라서 수소 분자는 불안정하고 폭발 위험이 큽니다.반면에, 헬륨은 전자가 두 개 있어서 두 개의 전자가 서로 동일한 방향으로 회전하면서 자기 반발력이 크게 증가합니다. 이로 인해 공유자리에서 헬륨 분자들끼리 서로 가까이 몰리면 분자간 상호작용이 감소합니다. 이러한 상호작용은 헬륨 분자 간 분자력을 감소시키며, 이로 인해 헬륨 분자들은 수소 분자보다 더 안정적입니다. 따라서 헬륨은 수소보다 높은 안전성을 가지며, 폭발 위험이 낮습니다. 이러한 이유로 헬륨은 수소 대체용으로 많이 사용됩니다.