Helyum, atom numarası 2 olan kimyasal bir elementtir, yani nötr bir helyum atomunun iki proton ve iki elektrona sahip olduğu anlamına gelir. Helyumun en önemli kimyasal özellikleri atom kütlesi, maddenin durumu, kaynama ve erime noktaları ve yoğunluğudur. Element, mol başına 4.0026 gramlık bir atom kütlesine sahiptir ve hemen hemen tüm sıcaklıklarda ve basınç koşullarında bir gazdır. Helyum yoğunluğu 32 ° F (0.0 ° C) ve 101.325 kilopaskallarda (kPa) litre başına 0.1786 gramdır.
Sıvı ve katı helyum, yalnızca aşırı düşük sıcaklıkta yüksek basınç koşullarında var olabilir. Sıra dışı helyum özelliklerinden biri, normal basınçlarda, çok düşük sıcaklıklarda bile katı veya sıvı olarak bulunamamasıdır. İnç kare başına kabaca 360 poundluk bir basınçta (2.5 megapaskal), sıvı ile katı arasında ya da erime noktası arasındaki geçiş, -458 ° F'dir (0.95 Kelvin). Kaynama noktası -452 ° F'dir (4.22 Kelvin).
Helyumun özelliklerinden bazıları onu kuantum mekaniğindeki ilginç ve ortak bir çalışma konusu yapar. Düşük atom numarası nedeniyle, hidrojenden sonra ikinci en basit atomdur. Matematiksel prosedürler, atom altı parçacıkların - protonlar, elektronlar ve nötronların - helyum atomundaki davranışlarını analiz etmek için kullanılabilir. Bununla birlikte, bu tür yöntemler, bu parçacıkların davranışını mutlak bir kesinlikte belirleyemez. Daha atom altı parçacıklara sahip olan daha büyük atom sayıları olan atomların, kuantum mekanik analiz açısından çalışmak için zor olma eğilimindedir.
Helyum tüm elementlerin en az reaktif olanıdır. Helyumun reaktif olmayan özellikleri, genel olarak reaktif olmayan soy gazların en hafif olması gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Asil bir gaz "tam" bir elektron kabuğuna sahiptir, yani kimyasal bir reaksiyonda kolayca elektron veremez veya alamaz. Elektron değişimi veya paylaşımı çoğu kimyasal reaksiyon için temelidir, bu nedenle soy gazlar birkaç kimyasal reaksiyona katılma eğilimindedir. Ek olarak, helyumun reaksiyona katılabilecek sadece iki elektronu bulunurken, diğer asil gazların tümü - ve aslında, hidrojenden başka tüm elementler - daha fazlasına sahiptir.
Helyumun helyumun kimyasal özelliklerinden kaynaklanan - özellikle hafifliği, sıcaklığı, basıncı ve düşük reaktivitesi gibi birçok farklı kullanım alanı vardır. Mesela helyum havadan çok daha hafiftir, bu yüzden balonları doldurmak için kullanılır, böylece uçabilmeleri için uçucular ve hava balonları gibi uçabilirler. Sadece aşırı basınçlarda ve çok düşük sıcaklıklarda bulunabilen sıvı helyum, süper iletkenler için soğutucu olarak kullanılır; bu, yalnızca çok düşük sıcaklıklarda aşırı iletken özelliklerini alır.
