ההליום הואגז אציל חסר צבע וריח ובעל קיבול חום סגולי גבוה מאוד. הוא אינו מסוכן לאדם, והכי פחות פעיל מכל היסודות. בתנאי החדר, הוא מתנהג בדומה לגז אידיאלי. בתנאי לחץ וטמפרטורה רגילים הליום קיים רק כמולקולה חד־אטומית במצב צבירה גזי. בתנאים קיצוניים ביותר הליום מסוגל ליצור תרכובות בלתי־יציבות עםטונגסטן,יוד,פלואור,גופרית וזרחן כשמופגז באלקטרונים. בצורה זו יוצרו התרכובות HeNe, HeF2, WHe2 והיונים He2+, HeH+ וHeD+ (כאשר D הואדאוטריום).
להליום נקודות הקיפאון והרתיחה הנמוכות ביותר, והוא החומר היחיד שאינו מתמצק כלל בלחץ אטמוספירי, גם לא בטמפרטורתהאפס המוחלט. הליום מוצק, המתקבל רק בלחצים גבוהים מאוד, הוא חסר צבע, כמעט בלתי נראה ודחוס מאוד.
הליום הוא מהגזים המעטים בעלימקדם ג'ול-תומסון שלילי בתנאי לחץ וטמפרטורה סטנדרטיים. פירוש הדבר שכאשר מניחים לו להתפשט מלחץ גבוה ללחץ נמוך, הגז מתחמם. רק מתחת לטמפרטורת האינוורסיה שלו – כ-32 עד 50 קלווין בלחץ אטמוספירי – הוא מתקרר בשעת ההתפשטות. כאשר מקררים את ההליום לטמפרטורה שמתחת ל-K 2.175 הופך ההליום לנוזל-על (superfluid) ומשנה את תכונותיו, הוא נע ללאחיכוך,צמיגותו נעלמת לחלוטין, ומוליכות החום שלו גבוהה, היכולת לזרום במדרון עולה וחדירות דרך פתחים זעירים (מצב זה נקרא גם Helium II).
שימוש משוער ב-2014 בהליום בארצות הברית לפי קטגוריה. השימוש הכולל הוא 34 מיליון מ"ק.
קריוגניקה (32%)
הפעלת לחץ וטיהור (18%)
אטמוספירות מבוקרות (18%)
ריתוך (13%)
איתור דליפות (4%)
תערובות נשימה (2%)
אחר (13%)
ספינות אוויר ובלונים מנופחים עם הליום, כיוון שהוא קל מהאוויר (מטר מעוקב של הליום יכול להרים 1 קילוגרם). הליום מועדף עלמימן בספינות אוויר למרות שהוא יותר יקר ופחות יעיל (92.64% מכוחו של המימן) מכיוון שהוא אינו דליק.
תערובת הליום,חמצן וחנקן (או תערובת מימן, הליום וחמצן בעומק נמוך יותר מ-45מטר) משמשת בצלילה למילוי בלוני אוויר. תערובת זו יכולה למנועסכנות בצלילה.
הראיות הראשונות לקיומו של ההליום הוא קו צהוב באורך גל של 587.49 ננומטר, אשר זוהה בספקטרום הכרומוספירה שלהשמש בזמןליקוי החמה המלא שהתרחש ב-18 באוגוסט1868 מעלהודו. האסטרונום הצרפתי,פייר ז'נסן, אשר גילה את הקו הזה, שייך אותו, בטעות, לספקטרום הנתרן. ב-20 באוקטובר של אותה שנה גילה האסטרונום האנגלי,נורמן לוקייר (Norman Lockyer), את אותו קו צהוב בספקטרום השמש, וקרא לוקו D3, בשל קרבתו לקווים D1 וקו D2 של היסוד נתרן. לוקייר חשב שקו זה נובע מקיומו של יסוד הקיים בשמש, אך לא בכדור-הארץ, אותו כינו הוא והכימאי האנגליאדוארד פרנקלנד בשמה היווני של השמש, ἥλιος ('הליוס').
הליום הוא היסוד השני הנפוץ ביותר ביקום, אחרימימן, והוא מהווה 23% ממסת כל החומר ביקום (לא כוללחומר אפל ואנרגיה אפלה). הליום מרוכז בעיקר בכוכבים (במיוחד בכוכבים חמים), בהם הוא נוצר בתהליךהיתוך גרעיני שלאטומי מימן, כחלק ממחזור הפרוטון־פרוטון בתהליכים תרמו־גרעיניים.על פי תיאוריתהמפץ הגדול, רוב ההליום ביקום נוצר בשלוש הדקות הראשונות של המפץ הגדול.
מקור ההליום בכדור הארץ הוא בדעיכה רדיואקטיבית של יסודות כמואורניום ותוריום, בה נפלטים מהגרעיןחלקיקי אלפא, המורכבים משניפרוטונים ושנינייטרונים (שהם למעשה He2+). חישובים העלו שקרום כדור הארץ מייצר 30 טון הליום כל שנה.[1]
הליום טבעי בתנאי החדר הוא לארעיל ואין לו תפקיד ביולוגי בגוף האדם. הוא נמצא בכמויות זעירות בדם.
כאשר אדם שואף לריאותיו הליום מתוך מכל, צליל קולו נעשה גבוה, זמנית. זאת מכיוון שמהירות הקול בהליום גבוהה יותר ממהירותו באוויר אטמוספירי, ולכן אורך הגל הנקלט, קצר יותר.
רפלקס הנשימה של האדם אינו מגורה מירידת כמות החמצן בדם אלא מנוכחות כמות מסוימת שלפחמן דו-חמצני, לכן בשאיפת הליום, שאינו פעיל כימית ולכן אינו רעיל, במקום חמצן, הגוף אינו מבחין בהיעדר החמצן, בגלל הפינוי המתמיד של פחמן דו-חמצני, לאחר מספר דקות התאים ירעבו ובמהרה ימותו בהיעדר החמצן הדרוש בתהליך הנשימה התאית אוהיפוקסיה, וכל זאת מבלי שהגוף יבחין במצוקה, כלומר בהיעדר תחושתמחנק.
