英語版クイズをもとにAIで日本語で作成しました。出典は日本語版ウィキペディアにリンクしています。
ヘリウムは原子番号2の元素で、風船を浮かせる軽い気体としておなじみ。実は宇宙にはとても多いのに、地球上では希少な資源でもある。 このクイズでは、名前の由来や発見の歴史、極低温でのふしぎな性質、医療や潜水での使われ方、世界と日本の供給事情までを幅広く出題する。 やさしい問題から通好みの難問まで、4択で気軽に挑戦してみよう。
全30問の答えと解説。クイズで遊ぶ
Q 01ヘリウムの原子番号はいくつ？
2
元素記号はHe、原子量は4.00260。水素に次いで軽い気体でもある。
Q 02周期表でヘリウムが属する元素のグループはどれ？
貴ガス
無色・無臭・無味・無毒の気体で、空気より軽く燃えない。不活性の単原子ガスとして存在する。
Q 03「ヘリウム」の名は、ギリシャ語で何を意味する言葉に由来する？
太陽
語源はギリシャ語のヘリオス。命名したのはノーマン・ロッキャーとエドワード・フランクランドである。
Q 042012年のヘリウム不足で、風船の販売を休止した日本のテーマパークは？
東京ディズニーリゾート
休止は2012年11月21日から。供給不足の原因には、アメリカでの設備トラブルや新興国での需要増が考えられている。
Q 05ヘリウムを吸うと声が甲高くなる現象は、何効果と呼ばれる？
ドナルドダック効果
ヘリウム中の音速は空気中よりずっと速く、純粋なヘリウム中では約1000 m/sに達するために起こる。
Q 06ヘリウムは主に何とともに地下から産出する？
天然ガス
産出はごく微量。気球や小型飛行船の浮揚ガスのほか、大深度へ潜る際の呼吸ガスにも用いられている。
Q 07アメリカのヘリウム輸出制限が爆発事故の遠因となったドイツの飛行船は？
ヒンデンブルク号
ヘリウムを入手できず、水素を用いざるをえなかった。ヘリウムは燃えないため、水素より安全な浮揚ガスとされる。
Q 08同位体のヘリウム3は、どんな発電の燃料として利用が考えられている？
核融合発電
ただし、ヘリウム3を地球上で天然に採取することはほとんど不可能とされる。
Q 09日本で使われるヘリウムのうち、輸入に頼っている割合は？
全量
財務省の貿易統計では、輸入量は年間2000 t前後。2013年は1902 tのうち1747 tが米国からだった。
Q 10超伝導や低温物理学の研究で、極低温のヘリウムが担う役割は？
冷媒
液化したヘリウムはほかの超低温物質よりも低温になる。ヘリウム3とヘリウム4を使う希釈冷凍法という技術もある。
Q 11標準圧力のまま絶対零度近くまで冷やしたヘリウムはどんな状態？
液体
固化させるには高い圧力をかける必要がある。沸点は全元素の中でもっとも低い。
Q 12ヘリウム3とヘリウム4の原子核で、数が異なる粒子はどれ？
中性子
陽子はどちらも2つ。天然にはこの2種類の同位体が存在し、人工的にはヘリウム6やヘリウム8なども作られている。
Q 13ヘリウム質量分析計が用いられた、原子爆弾を製造する計画の名称は？
マンハッタン計画
第二次世界大戦中にはアーク溶接用の需要も拡大した。それまでの需要は飛行船などの浮揚ガスが中心だった。
Q 14MRI装置で、極低温のヘリウムが冷却している部品は？
Q 211895年、クレーベ石から地球上で初めてヘリウムを分離した化学者は？
ウィリアム・ラムゼー
クレーベ石は10 %以上の希土類元素を含む閃ウラン鉱。これを無機酸と反応させる実験で、1895年3月26日に成功した。
Q 221938年にカピッツァが発見した、極低温のヘリウム4が粘性をほぼ失う現象は？
超流動
1972年には、絶対零度に近い温度域でヘリウム3でも同じ現象が見つかっている。
Q 23ヘリウム、酸素、窒素の3種を混ぜた潜水用の呼吸ガスの名称は？
トライミックス
ヘリウムと酸素の2種だけを混ぜたものはヘリオックスと呼ばれ、どちらも大深度潜水に用いられる。
Q 24ジャンサンは当初、ヘリウムの輝線を誤ってどの元素のものと考えた？
超伝導電磁石
MRIは核磁気共鳴画像法のこと。同じ原理を使う核磁気共鳴分光法（NMR）の測定装置でも、同様に冷却に使われている。
Q 15ヘリウム混合ガスでの潜水で、熱伝導率の高さが招く危険は？
低体温症
ヘリウムは粘度が低く、高圧下でも呼吸抵抗が小さい。一方で、空気よりはるかに高価という欠点もある。
Q 161868年に観測された、ヘリウムの存在を示す最初の証拠の輝線は何色？
黄色
輝線の波長は587.49 nm。1868年8月18日、彩層部分を分光スペクトル観測した際に見つかった。
Q 17ヘリウムでバルーンを膨らませる医療機器IABPが、機能を補助する臓器は？
心臓
バルーンは血管内で素早く膨らんだり縮んだりする。人体に無害という特性が採用の理由のひとつである。
Q 18天文学者ジャンサンは、何を観察中にヘリウムの輝線を発見した？
皆既日食
観測地はインドのグントゥール。ピエール・ジャンサンはフランス人の天文学者である。
Q 19地中のヘリウムは、ウランとトリウムのどんな現象によって生じる？
放射性崩壊
化石燃料とは生成の経緯が異なる。岩石にたまったヘリウム4の量から、その岩石の生成年代を求めることもできる。
Q 20市販の変声用ヘリウムガスには、酸欠を防ぐ酸素が約何%含まれる？
20
風船用ガスとの誤用や吸い過ぎによる事故もたびたび起きており、その大半は12歳以下の子どもによるものである。
ナトリウム
同じ年の10月20日にはロッキャーも黄線を観測し、既知のD1やD2に近いことからD3と名づけた。
Q 251895年にヘリウムを分離した化学者が、その実験で本来探していた元素は？
アルゴン
硫酸で発生させたガスから窒素や酸素を取り除き、残りを分光して調べたところD3線が見つかった。
Q 261882年、パルミエーリがヘリウムのD3線を見つけた溶岩はどの火山のもの？
ヴェスヴィオ山
ルイージ・パルミエーリはイタリアの物理学者。この発見が、地球上で初めてヘリウムの存在を示唆する証拠となった。
Q 27地球の大気に占めるヘリウムの割合は何%？
0.0005
大気中にはごくわずかだが、鉱物やミネラルウォーターの中にも溶け込んでいる。
Q 28オネスがヘリウムの固体化に失敗したのは、常圧のヘリウムが何を持たないため？
三重点
ヘリウムを固体にするには、冷やすだけでなく高い圧力をかける必要がある。
Q 29ヘリウムの浮揚力は、水素の何%にあたる？
92.64
燃えないため水素より安全で、広告用バルーンや天体観測用気球、軍事用偵察気球などに使われている。
Q 301926年にヘリウムの固体化に初めて成功した、オネスの教え子は？
ウィレム・ヘンドリック・ケーソン
このとき得られた固体は1 cm3。固体のヘリウムは、非常に低い温度と高い圧力の下でしか存在できない。