Înapoi la lista de elemente
 |
Jules Cesar Janssen a obținut prima dovadă a heliului. Diagrama unui atom de heliu. Există doar doi electroni care orbitează în jurul nucleului de heliu. Baloanele de heliu sunt mai ușoare decât aerul. |
Heliu
| Numărul atomic: | 2 | Rază atomică: | 2 | Rază atomică: | 140 pm (Van der Waals) |
| Simbol atomic: | He | Punctul de topire: | -272.2 °C | ||
| Putere atomică: | 4,003 | Punctul de fierbere: | -268.93 °C | ||
| Configurația electronilor: | 1s2 | State de oxidare: | 0 |
Istorie
De la cuvântul grecesc helios, soarele. Janssen a obținut prima dovadă a existenței heliului în timpul eclipsei solare din 1868, când a detectat o nouă linie în spectrul solar. Lockyer și Frankland au sugerat numele de heliu pentru noul element. În 1895, Ramsay a descoperit heliul în cleveitul mineral de uraniu, în timp ce el a fost descoperit independent în cleveit de către chimiștii suedezi Cleve și Langlet aproximativ în aceeași perioadă. Rutherford și Royds au demonstrat în 1907 că particulele alfa sunt nuclee de heliu.
Surse
Exceptând hidrogenul, heliul este cel mai abundent element găsit în univers. Heliul se extrage din gazele naturale. De fapt, toate gazele naturale conțin cel puțin urme de heliu.
A fost detectat spectroscopic în mare abundență, în special în stelele mai fierbinți, și este o componentă importantă atât în reacția proton-proton, cât și în ciclul carbonului, care explică energia soarelui și a stelelor.
Conținutul de heliu din atmosferă este de aproximativ 1 parte la 200.000. Deși este prezent în diverse minerale radioactive ca produs de dezintegrare, cea mai mare parte a rezervei Lumii Libere este obținută din puțuri din Texas, Oklahoma și Kansas. În afara Statelor Unite, singurele uzine de extracție a heliului cunoscute, în 1984, se aflau în Europa de Est (Polonia), URSS și câteva în India.
Proprietăți
Heliul are cel mai mic punct de topire dintre toate elementele și este utilizat pe scară largă în cercetarea criogenică, deoarece punctul său de fierbere este aproape de zero absolut. De asemenea, elementul este vital în studiul superconductivității.
Utilizând heliu lichid, Kurti, colaboratorii și alții au reușit să obțină temperaturi de câțiva microkelvin prin demagnetizarea adiabatică a nucleelor de cupru.
Heliul are și alte proprietăți particulare: Este singurul lichid care nu poate fi solidificat prin scăderea temperaturii. Rămâne lichid până la zero absolut la presiuni obișnuite, dar se va solidifica cu ușurință prin creșterea presiunii. 3He și 4He solide sunt neobișnuite prin faptul că ambele pot fi modificate în volum cu mai mult de 30% prin aplicarea presiunii.
Căldura specifică a heliului gazos este neobișnuit de mare. Densitatea vaporilor de heliu la punctul normal de fierbere este, de asemenea, foarte mare, vaporii extinzându-se foarte mult atunci când sunt încălziți la temperatura camerei. Recipientele umplute cu heliu gazos la 5 până la 10 K trebuie tratate ca și cum ar conține heliu lichid din cauza creșterii mari a presiunii care rezultă din încălzirea gazului la temperatura camerei.
În timp ce heliul are în mod normal o valență 0, pare să aibă o tendință slabă de a se combina cu anumite alte elemente. Au fost studiate mijloacele de preparare a difluorurii de heliu și au fost investigate specii precum HeNe și ionii moleculari He+ și He++.
Izotopi
Se cunosc șapte izotopi ai heliului: Heliul lichid (He-4) există în două forme: He-4I și He-4II, cu un punct de tranziție ascuțit la 2,174K. He-4I (peste această temperatură) este un lichid normal, dar He-4II (sub această temperatură) nu seamănă cu nicio altă substanță cunoscută. Se dilată la răcire, conductivitatea sa pentru căldură este enormă și nici conductivitatea termică, nici vâscozitatea nu se supun regulilor normale.
Utilizări
- ca scut de gaz inert pentru sudarea cu arc electric;
- un gaz protector la creșterea cristalelor de siliciu și germaniu și la producerea de titan și zirconiu;
- ca mediu de răcire pentru reactoarele nucleare și
- ca gaz pentru tunelurile aerodinamice supersonice.
Un amestec de heliu și oxigen este utilizat ca atmosferă artificială pentru scafandri și alte persoane care lucrează sub presiune. Proporții diferite de He și O2 sunt folosite pentru diferite adâncimi de operare a scafandrilor.
Heliul este utilizat pe scară largă pentru umplerea baloanelor, deoarece este un gaz mult mai sigur decât hidrogenul. Una dintre cele mai mari utilizări recente ale heliului a fost pentru presurizarea rachetelor cu combustibil lichid. Un propulsor Saturn, de tipul celui folosit în misiunile lunare Apollo, a necesitat aproximativ 13 milioane de ft3 de heliu pentru o lansare, plus mai mult pentru verificări.
Utilizarea heliului lichid în imagistica prin rezonanță magnetică (IRM) continuă să crească pe măsură ce profesia medicală acceptă și dezvoltă noi utilizări pentru acest echipament. Acest echipament a eliminat o parte din nevoia de intervenții chirurgicale exploratorii prin diagnosticarea precisă a pacienților. O altă aplicație medicală folosește RMN pentru a determina (prin analiza sângelui) dacă un pacient are vreo formă de cancer.
Heliul este, de asemenea, folosit pentru a face reclamă pe dirijabile pentru diverse companii, inclusiv Goodyear. Alte aplicații ale gazului de ridicare sunt în curs de dezvoltare de către Marina și Forțele Aeriene pentru a detecta rachetele de croazieră care zboară la joasă înălțime. În plus, Drug Enforcement Agency folosește dirijabile echipate cu radar pentru a detecta contrabandiștii de droguri de-a lungul granițelor Statelor Unite. În plus, NASA folosește în prezent baloane umplute cu heliu pentru a preleva probe din atmosfera din Antarctica pentru a determina ce anume epuizează stratul de ozon.
.