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Jules Cesar Janssen obteve a primeira evidência de hélio. Diagrama de um átomo de hélio. Há apenas dois elétrons orbitando o núcleo do hélio. Os balões de hélio são mais leves que o ar. |
Helium
| Número atómico: | 2 | Rádio atómico: | 140 pm (Van der Waals) |
| Símbolo Atómico: | He | Ponto de fusão: | -272.2 °C |
| Peso Atómico: | 4.003 | Ponto de Enchimento: | -268.93 °C |
| Configuração Electrónica: | 1s2 | Estados de oxidação: | 0 |
História
Da palavra grega helios, o sol. Janssen obteve a primeira evidência de hélio durante o eclipse solar de 1868, quando detectou uma nova linha no espectro solar. Lockyer e Frankland sugeriram o nome de hélio para o novo elemento. Em 1895 Ramsay descobriu hélio no mineral urânio cleveite, enquanto este foi descoberto independentemente em cleveite pelos químicos suecos Cleve e Langlet por volta da mesma época. Rutherford e Royds em 1907 demonstraram que partículas alfa são núcleos de hélio.
Fontes
Exceto pelo hidrogênio, o hélio é o elemento mais abundante encontrado no universo. O hélio é extraído do gás natural. Na verdade, todo gás natural contém pelo menos quantidades vestigiais de hélio.
Foi detectado espectroscopicamente em grande abundância, especialmente nas estrelas mais quentes, e é um componente importante tanto na reação próton-proton como no ciclo do carbono, que responde pela energia do sol e das estrelas.
O teor de hélio na atmosfera é de cerca de 1 parte em 200.000. Enquanto está presente em vários minerais radioativos como um produto em decomposição, o grosso do fornecimento do Mundo Livre é obtido de poços no Texas, Oklahoma, e Kansas. Fora dos Estados Unidos, as únicas plantas de extração de hélio conhecidas, em 1984 estavam na Europa Oriental (Polônia), na URSS, e algumas na Índia.
Propriedades
Helium tem o ponto de fusão mais baixo de qualquer elemento e é amplamente utilizado na pesquisa criogênica porque seu ponto de ebulição é próximo de zero absoluto. Além disso, o elemento é vital no estudo da super condutividade.
Utilizando hélio líquido, Kurti, colegas de trabalho e outros conseguiram obter temperaturas de alguns micro-celvins pela desmagnetização adiabática dos núcleos de cobre.
O hélio tem outras propriedades peculiares: É o único líquido que não pode ser solidificado com a redução da temperatura. Ele permanece líquido até zero absoluto em pressões ordinárias, mas solidificará prontamente aumentando a pressão. Os sólidos 3He e 4He são incomuns, pois ambos podem ser alterados em volume em mais de 30% pela aplicação de pressão.
O calor específico do gás hélio é excepcionalmente alto. A densidade do vapor de hélio no ponto de ebulição normal também é muito alta, com o vapor se expandindo muito quando aquecido à temperatura ambiente. Os recipientes cheios com gás hélio a 5 a 10 K devem ser tratados como se contivessem hélio líquido devido ao grande aumento de pressão resultante do aquecimento do gás à temperatura ambiente.
Embora o hélio tenha normalmente uma valência 0, parece ter uma fraca tendência para se combinar com certos outros elementos. Meios de preparar difluoreto de hélio foram estudados, e espécies como HeNe e os íons moleculares He+ e He++ foram investigados.
Isótopos
Seven isotopes de hélio são conhecidos: O hélio líquido (He-4) existe em duas formas: He-4I e He-4II, com um ponto de transição acentuado a 2,174K. O He-4I (acima desta temperatura) é um líquido normal, mas o He-4II (abaixo dele) é diferente de qualquer outra substância conhecida. Ele se expande no resfriamento, sua condutividade ao calor é enorme, e nem sua condução de calor nem sua viscosidade obedecem às regras normais.
Usos
- como um escudo de gás inerte para soldadura por arco;
- como um gás de protecção em cristais de silício e germânio em crescimento e produzindo titânio e zircónio;
- como um meio de refrigeração para reactores nucleares, e
- como um gás para túneis de vento supersónicos.
Uma mistura de hélio e oxigénio é utilizada como atmosfera artificial para mergulhadores e outros que trabalham sob pressão. Diferentes proporções de He e O2 são utilizadas para diferentes profundidades de operação do mergulhador.
Helium é amplamente utilizado para encher balões, pois é um gás muito mais seguro do que o hidrogênio. Um dos maiores usos recentes do hélio tem sido para a prensagem de foguetes de combustível líquido. Um impulsionador de Saturno, como o tipo utilizado nas missões lunares Apollo, exigiu cerca de 13 milhões de pés3 de hélio para uma queima, mais para caixas.
O uso do hélio líquido em ressonância magnética (RM) continua a aumentar à medida que a profissão médica aceita e desenvolve novos usos para o equipamento. Este equipamento eliminou alguma necessidade de cirurgia exploratória através de um diagnóstico preciso dos pacientes. Outra aplicação médica utiliza MRE para determinar (por análise sanguínea) se um paciente tem alguma forma de câncer.
Helium também está sendo usado para anunciar em blimps para várias empresas, incluindo a Goodyear. Outras aplicações de gás de elevação estão a ser desenvolvidas pela Marinha e Força Aérea para detectar mísseis de cruzeiro de baixo voo. Além disso, a Drug Enforcement Agency está usando blimps equipados com radar para detectar contrabandistas de drogas ao longo dos Estados Unidos de embarque. Além disso, a NASA está atualmente usando balões cheios de hélio para coletar amostras da atmosfera na Antártica para determinar o que está diminuindo a camada de ozônio.