Hélio

O que é hélio?

O hélio é um elemento químico que ocorre em grande abundância em todo o universo, embora não seja tão amplamente distribuído na Terra.

Normalmente assume a forma de um gás e encabeça a lista de gases nobres na tabela periódica dos elementos. Como outros gases nobres, o hélio é extremamente estável e não forma compostos facilmente com outros elementos. Este gás tem vários usos e é amplamente considerado um elemento muito útil e valioso.

O número atômico do hélio é dois, tornando-o o segundo elemento mais leve. É identificado na tabela periódica com o símbolo He, e é o menos reativo dos gases nobres.

Como resultado, o hélio é um dos elementos menos reativos da Terra. Sua extrema estabilidade o torna uma escolha popular para uma variedade de usos em situações onde materiais instáveis estão sendo manuseados ou onde o uso de outros elementos pode ser perigoso.

A descoberta do hélio ocorreu em 1868, quando astrônomos observaram uma estranha faixa de luz durante um eclipse solar. A faixa de luz não se correlacionava com nenhum elemento conhecido, e os observadores perceberam que haviam identificado um novo gás, que chamaram de “hélio”, em homenagem ao grego Hélios, para “Sol”. Em 30 anos, os cientistas conseguiram isolar e extrair o gás da clevita mineral.

Embora o hélio seja o segundo elemento mais abundante no universo, pode ser difícil encontrá-lo na Terra. É freqüentemente extraído do gás natural, que pode conter o elemento em concentrações que variam de 2 a 7%.

O gás extremamente estável e não reativo tornou-se uma ferramenta vital durante a Primeira Guerra Mundial, quando o acesso ao hélio era altamente restrito, e isso ocorreu novamente durante a Segunda Guerra Mundial. Muitos dos usos potenciais do gás podem ser de natureza militar, incluindo o uso como um buffer não reativo para soldagem a arco e como um agente de elevação para balões de todos os tamanhos.

O hélio também é usado como supercoolant em experimentação científica e reatores nucleares.

O hélio puro não é tóxico e a exposição ao gás transparente, inodoro e insípido não deve representar um risco para a saúde. No entanto, a inalação excessiva do gás pode ser perigosa, pois agirá como asfixiante.

Além disso, quando inalado diretamente de um tanque pressurizado, pode causar danos aos pulmões, e o hélio comercial, como o encontrado em balões de festa, pode ser contaminado com outras substâncias que não são saudáveis para inalar.

Quais são as propriedades do hélio?

O hélio é um elemento químico com número atômico 2, o que significa que um átomo de hélio neutro tem dois prótons e dois elétrons. As propriedades químicas mais importantes do hélio incluem sua massa atômica, estado da matéria, pontos de ebulição e fusão e densidade. O elemento tem uma massa atômica de 4,0026 gramas por mol e é um gás em quase todas as condições de temperatura e pressão.

A densidade do hélio é de 0,1786 gramas por litro a 0 ° C e 101,325 quilopascal.

O hélio líquido e sólido só pode existir em condições de temperatura extremamente baixa e alta pressão.

Uma das propriedades incomuns do hélio é que ele não pode existir como sólido ou líquido em pressões normais, mesmo em temperaturas extremamente baixas. A uma pressão de aproximadamente 360 libras por polegada quadrada (2,5 megapascais), a transição entre o líquido e o sólido, ou o ponto de fusão, é de -272,2 Grau Celsius. O ponto de ebulição é -268,93 Grau Celsius.

Algumas das propriedades do hélio o tornam um assunto interessante e comum de estudo na mecânica quântica. É, por causa de seu baixo número atômico, o segundo átomo mais simples depois do hidrogênio.

Procedimentos matemáticos podem ser usados para analisar o comportamento das partículas subatômicas – prótons, elétrons e nêutrons – dentro do átomo de hélio. Tais métodos não podem, entretanto, determinar o comportamento dessas partículas com certeza absoluta. Átomos com números atômicos maiores, que têm mais partículas subatômicas, tendem a ser mais difíceis de trabalhar em termos de análise mecânica quântica.

O hélio é o menos reativo de todos os elementos. As propriedades não reativas do hélio surgem do fato de ser o mais leve dos gases nobres geralmente não reativos. Um gás nobre tem uma camada de elétrons “cheia”, o que significa que não pode dar ou receber elétrons facilmente em uma reação química. A troca ou compartilhamento de elétrons é a base da maioria das reações químicas, de modo que os gases nobres tendem a participar de poucas reações químicas. Além disso, o hélio tem apenas dois elétrons que poderiam participar de uma reação, enquanto todos os outros gases nobres – e de fato, todos os elementos exceto o hidrogênio – têm mais.

Existem muitos usos diferentes para o hélio que surgem das propriedades químicas do hélio – particularmente seu peso leve, qualidades de temperatura e pressão e sua baixa reatividade. O hélio é, por exemplo, consideravelmente mais leve que o ar, por isso é freqüentemente usado para encher balões para que possam flutuar e dirigíveis, como dirigíveis, para que possam voar. O hélio líquido, que só pode existir em pressões extremas e em temperaturas muito baixas, é usado como refrigerante para supercondutores, que só assumem suas propriedades extremamente condutoras em temperaturas muito baixas.

Hélio – História

Em 1868, Pierre JC Janssen viajou para a Índia para medir o espectro solar durante um eclipse total e observaram uma nova linha amarela que indicava um novo elemento.

Joseph Norman Lockyer registrou a mesma linha ao observar o sol através de Londres poluição atmosférica e, supondo que o novo elemento a ser um metal, ele nomeou-o hélio.

Em 1882, o italiano Luigi Palmieri encontrou a mesma linha do espectro de gases emitidos pelo Vesúvio, assim como o americano William Hillebrand em 1889, quando ele recolheu o gás emitido pelo uraninite mineral (UO2), uma vez que se dissolve em ácido.

No entanto, foi Per Teodor Cleve e Nils Abraham Langer em Uppsala, Suécia, em 1895, que repetiu essa experiência e confirmou que era hélio e mediu o seu peso atômico.

Hélio é um gás incolor, inodoro que é totalmente não reativo.

Símbolo – He

Elemento químico gasoso, incolor, inodoro, não metálico, pertencente ao grupo dos gases nobres da Tabela Periódica.

Número atômico: 2
Configuração eletrônica: 1s2
MA = 4,0026
d = 0,178 g.L-1
PF = -272,2°C (a 20 atm)
PE = -268,93°C.
Número de prótons/Elétrons: 2
Número de nêutrons: 2
Classificação: Gás Nobre
Cristal Estrutura: Hexagonal
Densidade @ 293 K: 0,1785 g/cm3
Cor: incolor.
Data da descoberta: 1895
Descobridor: Sir William Ramsay
Nome de Origem: A partir das Helios palavra grega (sol)
Usos: balões, mergulho em alto mar
Obtido a partir de: depósito de gás natural, ar

Este elemento tem o mais baixo ponto de ebulição de todas as substâncias e só pode ser solidificado a altas pressões.

O hélio natural é composto principalmente do isótopo 4He, com pequena quantidade de 3He.

Também possui dois isótopos radioativos: 5He e 6He.

Ocorre em minérios de urânio e tório e em alguns depósitos de gás natural.

Tem várias aplicações inclusive na geração de atmosferas inertes para soldas e produção de semicondutores, como gás de resfriamento para supercondutores e como diluente em dispositivos para respiração.

Também é usado no enchimento de balões.

Quimicamente é totalmente inerte e nenhum composto de hélio é conhecido.

Foi descoberto no espectro solar por Lockier em 1868.

Estrutura atômica

Usos

O hélio é usado como um meio de arrefecimento para o Large Hadron Collider (LHC), e os magnetos supercondutores em scanners de ressonância magnética e espectrômetros RMN.

Ele também é usado para manter os instrumentos de satélite legal e foi usado para resfriar o oxigênio líquido e hidrogênio que impulsionou os veículos espaciais Apollo.

Devido à sua baixa densidade o hélio é muitas vezes usado para encher balões decorativos, balões meteorológicos e aeronaves. Hidrogênio foi usado uma vez para encher balões, mas é perigosamente reativo.

Porque ser muito reativo, o hélio é usado para proporcionar uma atmosfera protetora inerte para a tomada de fibra óptica e semicondutores, e para a soldadura de arco.

O hélio é também utilizado para detectar fugas, tais como em automóveis com sistemas de ar condicionado, e difunde-se rapidamente porque é utilizado para insuflar os airbags de automóveis após o impacto.

Uma mistura de 80% de hélio e 20% de oxigênio é utilizado como um ambiente artificial para mergulhadores de águas profundas e outros que trabalham em condições pressurizadas.

Lasers de gás hélio-néon são usados para escanear códigos de barras em caixas dos supermercados. Um novo uso para o hélio é um microscópio de hélio-ion que oferece melhor resolução de imagem de um microscópio eletrônico de varredura.

Propriedades físicas

O hélio é um gás incolor, inodoro, insípido gás. Ela tem uma série de propriedades incomuns.

Por exemplo, ele tem o ponto de ebulição mais baixo de qualquer elemento, -268,9 °C.

O ponto de ebulição de um gás é a temperatura a que as mudanças de gás para um líquido.

O ponto de congelação de hélio é -272,2 °C.

O hélio é o único gás que não pode ser feito em forma de um sólido simplesmente por diminuição da temperatura.

Também é necessário para aumentar a pressão sobre o gás, a fim de torná-lo um sólido.

A uma temperatura de cerca de -271 ° C, sofre uma mudança de hélio incomum. Continua a ser um líquido, mas um líquido com propriedades estranhas. Superfluidez é uma dessas propriedades.

As formas de hélio são tão diferentes que eles recebem nomes diferentes.

Acima de -271 ° C, hélio líquido é chamado hélio I; abaixo dessa temperatura, que é chamado de hélio II.

Propriedades quimicas

O hélio é completamente inerte.

Não reage com compostos ou qualquer outro elemento.

Ocorrência na natureza

O hélio é o segundo elemento mais abundante depois do hidrogênio no universo e no sistema solar.

Cerca de 11,3 por cento de todos os átomos no universo são átomos de hélio.

Por comparação, a cerca de 88,6 por cento de todos os átomos no universo são hidrogênio.

Assim, pelo menos 99,9 por cento de todos os átomos são átomos de hidrogênio ou hélio.

Em contraste, o hélio é muito menos abundante na crosta terrestre. É o sexto gás mais abundante na atmosfera depois de azoto, oxigênio, árgon, dióxido de carbono, e néon. Ele compõe cerca de 0.000524 por cento do ar.

É provavelmente impossível estimar a quantidade de hélio na crosta da Terra.

O gás é produzido quando o urânio e outros elementos radioativos quebrar. Mas isso muitas vezes escapa para a atmosfera quase imediatamente.

Efeitos na saúde

Não há riscos conhecidos para a saúde resultantes da exposição a hélio.

Fonte: www.rsc.org/www.cdcc.sc.usp.br/www.chemicalelements.com/www.wisegeek.org/education.jlab.org/www.chemistryexplained.com