Hel

Historia odkrycia helu jest szeroko opisywana w wielu popularnych i naukowych publikacjach. To zainteresowanie spowodowało, że w wielu przypadkach podawane są szczegóły, które należą raczej do legendy jaka towarzyszy temu pierwiastkowi, a nie odpowiadają faktom. W roku1886 dwóch astronomów, Francuz Pierre Jules César Janssen i Anglik Joseph Norman Lockyer, zaobserwowali żółta linię na widmie spektralnym Słońca. Janssen prowadził obserwacje podczas całkowitego zaćmienia Słońca, w dniu 18 sierpnia, na terenie Indii. Położenie linii na spektrum światła słonecznego znajdowało się w obszarze, w którym występują linie charakterystyczne dla sodu noszące nazwy D₁ i D₂. Ponieważ nowa linia absorpcyjna znajdowała się blisko już znanych określoną ją symbolem D₃. Jenssen wysłał do Akademii Francuskiej w Paryżu telegram, w którym pisał że protuberancje występujące w koronie słonecznej mają charakter gazowy. Było to niezwykle istotne doniesienie, gdyż wcześniej nikt nie znał natury tego zjawiska. Dodatkowo w telegramie wspomniał on o widmie spektralnym, które określił jako „niezwykłe i nieoczekiwane”.

Swoje obserwacje Jenssen opisał w liście adresowanym do Akademii, który do Paryża dotarł dwa tygodnie po doniesieniach od innego francuskiego astronoma S. Raye’a, który obserwując zaćmienie doszedł do analogicznych wniosków jak Jenssen. Obserwacje, ale w Anglii, prowadził również Lockyer posługując się odpowiednio skonstruowanym do tego celu spektroskopem, i również on odnotował występowanie na widmie spektralnym żółtych linii. 23 grudnia 1886 roku wysłał list, który dotarł w tym samym dniu co list Jenssena do Akademii Francuskiej. 26 grudnia obydwoje uczeni na posiedzeniu w Akademii przedstawili swoje obserwacje dotyczące zaćmienia i obserwacji linii spektralnych, nie odnosząc się ani jednym słowem do obecności nieznanego pierwiastka w koronie słonecznej. Ich wystąpienia dotyczyły jedynie obserwacji korony słonecznej i protuberancji, które można zaobserwować nawet w przypadku niecałkowitego zaćmienia. Inaczej mówiąc hel nie został odkryty 18 sierpnia 1886 roku. Obserwacje i doniesienia Jenssena i Lockyera dały asumpt do badań korony słonecznej, ale pod względem astronomicznym, a nie składu chemicznego. Jedyny fakt związany z helem to obserwacja linii spektralnych, których nie dało się przypisać żadnemu ze znanych pierwiastków występujących na Ziemi. Najdokładniejszy opis obserwacji linii widmowych helu pochodzi od włoskiego astronoma, jezuity Pietro Angelo Secchi, który wprowadził symbol D₃ na jej oznaczenie. Secci twierdził, że linia spektralna pochodzi od wodoru znajdującego się pod wysokim ciśnieniem i w wysokiej temperaturze co powoduje, że jest przesunięta w stosunku do obserwowanych na normalnych widmach tego pierwiastka. Później gdy wykazano, że jego twierdzenie nie może być prawdziwe, skłonił się do poglądu, że widmo spektralne wskazuje na nowy pierwiastek niewystępujący na Ziemi.

Koncepcję Secchiego, że na widmie wodoru pod wysokim ciśnieniem i w wysokiej temperaturze pojawia się linia w zakresie jaki zaobserwowano na widmie Słońca próbowali sprawdzić Lockyer wraz z Edwardem Franklandem. Analizowane widma wodoru, pod różnymi ciśnieniami i w różnych temperaturach,  nie wykazały takich zmian jakie wynikały z koncepcji Włocha. W związku z tym w artykule z 3 kwietnia 1871 roku Lockyer użył określenia „nowy pierwiastek X” na określenie pierwiastka, którego linię spektralną obserwowano podczas badania korony słonecznej. Często spotyka się stwierdzenie, że słowo hel, pochodzące od imienia greckiego boga słońca Heliosa zostało wprowadzone przez Franklanda. Jednak słowo „hel” pojawia się w referacie wygłoszonym w dniu 3 września 1871 roku przez lorda Kelvina na zebraniu Królewskiego Towarzystwa Naukowego.

Sytuacja odkrycia helu jest na dość dziwnym etapie. Z jednej strony stwierdzono, że pierwiastek taki istnieje, ale nie wiadomo w jakiej postaci występuje w stanie wolnym, czy jest to gaz, ciecz czy ciało stałe. Nie znamy jego właściwości, masy atomowej ani nie wiemy czy występuje na Ziemi. Nawet w przybliżeniu nikt z ówczesnych uczonych nie był w stanie udzielić odpowiedzi na tak postawione pytania. Mendelejew początkowo skłaniał się do koncepcji Secchiego, że obserwowane linie spektralne pochodzą od wodoru pod wysokim ciśnieniem i w wysokiej temperaturze. Crookes skłaniał się ku poglądowi, że hel nie jest pierwiastkiem, a stanowi pierwotną materię, z której powstały wszystkie inne pierwiastki. Astronomowie odkryli szereg linii spektralnych nie pasujących do znanych pierwiastków w widmach gwiazd i galaktyk, co spowodowało wysyp nowych pierwiastków o kosmicznych nazwach jak „koronium”, „arkonium”, „nebulium” czy „protofluor”. Kilka lat później wszystkie te obserwacje zostały uznane albo za błędne albo pochodzące od helu. Krótko mówiąc nauka czekała na odkrycie helu na Ziemi, gdzie można by było określić jego właściwości.

1 lutego 1895 roku William Ramsay otrzymał list od osoby pracującej w muzeum brytyjskim K. Miersa, w którym autor pisał o badaniach jakie przeprowadził amerykański uczony William Francis Hillebrand w roku 1890. Podczas ogrzewania minerałów zawierających tor i uran zauważył on wydzielanie się obojętnego gazu, którego widma spektralne były podobne do widm azotu, ale zawierały dodatkowe nowe linie spektralne. W późniejszym okresie sam Hildebrand pisał do Ramsaya, że miał przeczucie podczas analizy widm tego gazu, że ma do czynienia z nowym pierwiastkiem. Jednak sceptycyzm jaki wykazywali jego koledzy skłonił Hildebranda do zaprzestania dalszych badań. Jednak Miers uważając, że dane eksperymentalne jakie uzyskał Hildebrand są interesujące zwrócił się o ich sprawdzenie. Początkowo Ramsay przypuszczał, że gaz wydzielający się z minerałów badanych przez Hildebranda jest argonem, ale zgodził się na przeprowadzenie dokładnych badań i 5 lutego otrzymał od Miersa próbkę kleweitu, rudy która podczas ogrzewania uwalniała obojętny gaz Hildebranda.

Ramsay w tym czasie był zajęty badaniami niedawno odkrytego przez siebie argonu i dlatego zlecił badania kleweitu swojemu asystentowi D. Matthewsowi. Matthews potraktował minerał gorącym kwasem siarkowym, i podobnie jak Hildebrand wcześniej, zaobserwował wydzielanie się gazu. 14 marca, po zebraniu odpowiedniej ilości gazu, Ramsay dokonał analizy spektralnej gazu i zaobserwował, że linie spektralne nie odpowiadają tym jakie obserwuje się dla azotu ani dla argonu. Następny tydzień uczony poświęcił na oczyszczenie próbki gazu, i 23 marca dokonał porównania widm zarejestrowanych dla argonu i dla nieznanego gazu w obecności czeskiego uczonego Bohuslava Braunera. Początkowo Ramsay nadał temu pierwiastkowi nazwę krypton, od greckiego słowa κρυπτός (kryptos) czyli ukryty. Później nazwę ta została przypisana do innego gazu szlachetnego. Nie mając całkowitej pewności co do rezultatów swoich badań Ramsay wysłał próbkę gazu do Williama Crookesa. Dzień później otrzymał telegram, w którym Crookes pisał: „Krypton jest helem, 587,49, przyjdź i popatrz”. Wartość liczbowa podana w telegramie odnosi się do długości fali linii spektralnej helu, przy której zaobserwowano po raz pierwszy linie spektralną tego pierwiastka w koronie słonecznej. Od tego momentu hel stał się pierwiastkiem dostępnym dla badaczy, którzy mogli określić jego właściwości. Komunikat o odkryciu helu na Ziemi został opublikowany przez Ramsaya w czasopiśmie „Chemical News”, którego edytorem był Crookes, w dniu 29 marca 1895 roku.

Niemalże w tym samym momencie co Ramsay, hel odkrył szwedzki chemik P. Cleeve wraz ze swoim asystentem Nilsem Abrahamem Langletem podczas badania kleweitu. Per Teodor Cleeve i Abraham Langlet otrzymali próbkę helu wystarczającą do wyznaczenia jego masy atomowej. W roku 1898 hel odkryto w atmosferze ziemskiej.