Hélium - He

L’hélium (He) est un gaz léger, chimiquement inerte, utilisé en cryogénie, en analyse et pour la détection des fuites. L’hélium dissous fournit également des informations sur les eaux souterraines. Sa faible réactivité chimique ne doit pas être confondue avec l’absence de dangers physiques liés au déplacement de l’oxygène, à la pression et au froid extrême.

Propriétés chimiques · Utilisations et présence naturelle · Effets sur la santé · Effets sur l’environnement · Eau et traitement

Propriétés chimiques de l’hélium

Quelques propriétés de l’hélium

Symbole / numéro atomique	He / 2
Groupe / période / bloc	18 / 1 / s
Poids atomique standard	4.002602(2)
Configuration électronique	1s2
État à 20 °C et 1 bar	Gaz
Masse volumique du gaz (idéal, 20 °C, 1 bar)	0,164 g/L
Point d’ébullition (à la pression atmosphérique)	−268,928 °C (4,222 K)
Solidification	Nécessite une pression élevée ; pas de point de fusion à la pression atmosphérique normale
Rayon atomique hors liaison	0,140 nm
Première énergie d’ionisation	2372,3 kJ mol−1
Isotopes stables présents naturellement	3He et 4He
Découverte	Détecté dans le spectre solaire en 1868 ; identifié sur Terre en 1895
Numéro d’enregistrement CAS	7440-59-7

Le poids atomique est celui de la CIAAW ; les chiffres entre parenthèses indiquent l’incertitude sur les derniers chiffres. Sauf indication contraire, les propriétés physiques sont celles de la Royal Society of Chemistry. Les rayons atomiques dépendent de leur définition. La masse volumique du gaz est une estimation pour un gaz idéal calculée à partir de ρ = pM/(RT), avec le poids atomique de la CIAAW ainsi que la température et la pression indiquées.

Utilisations, présence naturelle et histoire

L’hélium est un gaz noble incolore, inodore et très peu réactif ; c’est le deuxième élément le plus léger. Son point d’ébullition très bas lui confère une importance particulière en cryogénie. Contrairement à la plupart des substances, l’hélium ne se solidifie pas à la pression atmosphérique, même lorsqu’il est refroidi vers le zéro absolu ; sa solidification nécessite une pression supplémentaire.

Ses utilisations comprennent le refroidissement des aimants supraconducteurs des appareils d’IRM et des équipements scientifiques, les atmosphères contrôlées, la fabrication de semi-conducteurs et de fibres optiques, la détection des fuites, la chromatographie en phase gazeuse et les applications de sustentation. L’hélium entre également dans des mélanges respiratoires spécialisés contenant de l’oxygène, sous contrôle professionnel ; l’hélium pur n’est pas de l’air respirable.

En 1868, Pierre Janssen et Norman Lockyer ont observé indépendamment la raie du spectre solaire associée à l’hélium. William Ramsay a identifié l’hélium terrestre en 1895, tandis que Per Teodor Cleve et Nils Abraham Langlet menaient des travaux indépendants. Sa découverte ne doit donc pas être datée uniquement de 1895.

L’hélium-4 est produit par la désintégration radioactive d’éléments plus lourds dans la Terre. L’hélium commercial est récupéré dans des gisements gazeux appropriés ; la présence d’hélium dans l’atmosphère ne signifie pas que son extraction atmosphérique soit la source commerciale habituelle.

Effets sur la santé et précautions de manipulation

L’hélium n’a aucun rôle biologique établi. Bien que chimiquement non toxique dans les conditions ordinaires, il peut déplacer l’oxygène et provoquer une asphyxie rapide. Inhaler de l’hélium pour modifier sa voix est dangereux, et le gaz provenant d’une source sous pression présente des risques supplémentaires liés à la pression. Il ne doit pas être inhalé à des fins récréatives.

Les fuites dans les espaces confinés ou mal ventilés nécessitent une évaluation du risque de manque d’oxygène. Les bouteilles de gaz comprimé doivent être manipulées avec des équipements adaptés à la pression nominale. L’hélium liquide et les équipements très froids peuvent provoquer de graves brûlures par le froid, tandis qu’une vaporisation rapide ou du liquide emprisonné peuvent créer une pression dangereuse. Il s’agit de dangers physiques, même si l’hélium est chimiquement inerte.

L’hélium dans l’environnement

L’hélium est abondant dans l’Univers, mais beaucoup moins dans l’atmosphère terrestre. L’hélium-4 produit dans les roches peut migrer vers les eaux souterraines et les accumulations de gaz, ou s’échapper dans l’atmosphère. Les proportions relatives d’hélium-3 et d’hélium-4 varient selon leurs sources.

La récupération et la recirculation peuvent réduire les pertes dans les installations utilisant de l’hélium. Le CERN, par exemple, utilise l’hélium dans des circuits cryogéniques fermés. L’évaluation environnementale et opérationnelle doit prendre en compte l’utilisation de la ressource et les dangers liés aux rejets, plutôt que de supposer qu’un gaz inerte ne nécessite aucune mesure de maîtrise des risques.

L’hélium dans l’eau et les études des eaux souterraines

L’hélium peut être présent sous forme de gaz dissous dans les eaux souterraines. La mesure des isotopes de l’hélium aide à distinguer les apports atmosphériques et géologiques. La datation tritium/hélium-3 utilise l’hélium-3 produit par la désintégration radioactive du tritium pour étudier l’âge d’eaux souterraines relativement jeunes.

L’interprétation nécessite de corriger l’apport d’hélium provenant d’autres sources et de tenir compte des pertes de gaz ou du mélange des eaux. L’âge apparent d’une eau souterraine ne prouve pas, à lui seul, qu’elle convient à la consommation ou à un procédé industriel donné.

L’hélium n’est pas un désinfectant de l’eau. Son principal intérêt pour les études de l’eau réside dans son emploi comme traceur et, dans des applications techniques appropriées, comme gaz de détection des fuites. Pour en savoir plus, consultez L’hélium dans l’eau (He + H₂O).

Dernière révision de la page sur l’hélium : 24 octobre 2026 par Lenntech.

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