Helium ist ein als Edelgas bekanntes Element. Es ist farb- und geruchlos und im ganzen Universum verbreitet. Sie kennen Helium vielleicht von Heliumballons, die schweben. Das Element Helium hat jedoch viel mehr Verwendungsmöglichkeiten als Partyballons. Es wird auch in Autoairbags, Hightech-Geräten, medizinischen Geräten und Flugzeugen verwendet. Helium ist nach wie vor ein wichtiger Bestandteil des modernen Lebens, auch wenn man es nicht direkt sehen kann.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Helium ist das zweithäufigste Element im Universum. Obwohl man es weder sehen noch riechen kann, kommt Helium in vielen alltäglichen Anwendungen, in der Technik, Medizin und sogar in Autos zum Einsatz.
Warum ist Helium für die Welt wichtig?
Um die Bedeutung von Helium für die Welt zu verstehen, hilft es, mehr über die Eigenschaften des Elements zu erfahren. Darüber hinaus ist es wichtig, etwas über seine Geschichte zu erfahren und wie seine Versorgungsprobleme in Aspekte des modernen Lebens einfließen.
Helium ist ein Element, das in Gasform vorliegt. Sein Atomsymbol ist „He“ und seine Ordnungszahl ist 2 im Periodensystem. Der Schmelzpunkt von Helium ist der niedrigste aller Elemente und sein Siedepunkt beträgt -452 Grad Fahrenheit. Nur Helium kann flüssig bleiben, auch wenn seine Temperatur gesenkt wird. Es verfestigt sich nur bei extremem Druck. Diese Eigenschaften machen Helium für bestimmte neuere Technologien wie supraleitende Materialien unverzichtbar.
Das Element Helium steht in seiner Häufigkeit im Universum nach Wasserstoff an zweiter Stelle. Helium existiert in jedem Stern, und es ist am häufigsten in den heißesten Sternen vorhanden. Es entsteht aus Kernfusionsreaktionen in Sternen. Tatsächlich wurde Helium zum ersten Mal entdeckt, als wir unseren eigenen Stern, die Sonne, untersuchten. Helium ist in der Sonne weit verbreitet; es ist ein wesentliches Element und daher wichtig für die Welt.
Helium wurde erst am 18. August 1868 entdeckt. Ein französischer Astrophysiker namens Pierre Jules Cesar Janssen verwendete ein neues astronomisches Gerät namens Spektroskop, um Lichtwellenlängen zu beobachten. Das Spektroskop zeigte die Spektren oder Lichtwellenlängen als Farbbänder an. Bei der Beobachtung der verfinsterten Sonne mit einem Spektroskop fand Janssen eine Wellenlänge im Licht der Sonne das mit keinem anderen bisher auf der Erde gefundenen Element entsprach, in Form eines leuchtenden Gelbs Linie. Janssen erkannte, dass er ein neues Element entdeckt hatte. Diese Beobachtung machte auch ein anderer Astronom, der Engländer Norman Lockyer, während er die Sonne betrachtete. Beide hatten das Element Helium beobachtet, das Lockyer nach dem griechischen Wort für Sonne benannt hat. Schließlich, im Jahr 1882, wurde Helium tatsächlich auf der Erde in der Lava des Vesuvs entdeckt, als der Physiker Luigi Palmieri die leuchtend gelben Spektren fand, während er die Lava analysierte. Später führte William Ramsay Experimente durch, die bewiesen, dass Helium auf der Erde existierte; Er fand heraus, dass beim Zerfall des Elements Radium Helium produziert wurde. Per Teodor Cleve und Nils Abraham Langer würden 1895 das Atomgewicht von Helium bestimmen.
Die Untersuchung von Helium hilft Wissenschaftlern, nicht nur die Erde, sondern auch die anderen Planeten besser zu verstehen. Im Sonnensystem entdeckten Wissenschaftler Helium in der Atmosphäre der riesigen Gasplaneten Jupiter und Saturn. Auf Saturn fällt eine Art Heliumregen, gemischt mit flüssigem Wasserstoff, in einer extremen Umgebung von Temperatur und Druck in die Atmosphäre. Wissenschaftler glauben, dass dieser Helium-„Regen“ bis in den Kern des Planeten fällt. Seine freigesetzte potentielle Gravitationsenergie könnte es sein, was Saturn so hell erstrahlen lässt, ein Merkmal, das Wissenschaftler seit Jahren verwirrt.
Im Laufe der Zeit lernten die Wissenschaftler mehr über die Eigenschaften von Helium. Die Beschreibung von Helium ist, dass es farb- und geruchlos und leichter als Luft ist. Aus diesem Grund schwimmen mit Helium gefüllte Ballons, und Helium ist in Wasser nicht sehr löslich. Die inerten Eigenschaften des Elements werden häufig in der Beschreibung von Helium verwendet. Historisch betrachtet, chemisch inert, neigt es dazu, nicht mit anderen Elementen zu reagieren. Helium will seine beiden Elektronen nicht abgeben; es bleibt mit seiner Elektronenhülle stabil. Aus diesem Grund zählt Helium neben Neon, Argon, Radon und anderen Edelgasen im Periodensystem zu den Edelgasen.
Kürzlich entdeckten Wissenschaftler, dass Helium nicht vollständig inert ist, wie einst angenommen. Bei der Entdeckung von Kristallen aus den Elementen Helium und Natrium fanden Forscher heraus, dass sich Helium mit anderen Atomen verbinden kann während es seine Elektronen nicht teilt – mit anderen Worten, es verbindet sich mit anderen Atomen, geht dabei aber keine chemischen Bindungen ein. Stattdessen schützt es positiv geladene Atome voreinander und wirkt der abstoßenden Kraft entgegen, die sie normalerweise auseinanderdrückt. Unter extremem Druck, wie er im Erdkern herrschen könnte, verdichten sich Helium und Wasserstoff und bilden stabile Verbindungen. Wissenschaftler könnten weitere faszinierende Aspekte des Elements Helium aufdecken und ob es noch so sein wird es möglich ist, es als wirklich inert zu betrachten, oder ob es tatsächlich stabile Verbindungen in extremen Umgebungen.
In der Atmosphäre ist Helium nur zu etwa 1 von 200.000 konzentriert. Helium aus der Luft zu gewinnen ist nicht praktikabel, kosteneffektiv oder effizient, so dass die Menschen Helium nicht gewinnen. Stattdessen wird Helium aus Erdgas hergestellt. Verunreinigungen wie Wasser, Sulfide und Kohlendioxid müssen zuerst entfernt werden und dann das entstehende Rohöl Helium, das noch andere Elemente wie Argon, Neon, Wasserstoff und Stickstoff enthält, wird bei hoher Reinheit gereinigt Drücke. Dieses Rohöl wird dann unterkühlt. Argon und Stickstoff werden verflüssigt und schließlich verdampft Stickstoff. Helium trennt sich von Neon, Stickstoff und Wasserstoff. Eine zusätzliche Filterung mit Aktivkohle entfernt andere Gase.
Helium ist in einigen Erdgasvorkommen auf der ganzen Welt zu finden. Es ist jedoch nicht in jedem Erdgasvorkommen vorhanden. In den Vereinigten Staaten wird Helium aus Bohrlöchern in Kansas, Oklahoma und Texas gewonnen. Allein Texas beherbergt die Federal Helium Reserve, das Hauptangebot für die USA. Dieses Angebot schwindet jedoch im Laufe der Zeit. Auch in Tansania gibt es große Heliumvorkommen. Heute gibt es weltweit nur noch 14 Anlagen, die Helium raffinieren. Helium kommt auch in zerfallenden radioaktiven Mineralien vor. Es wird natürlich aus kosmischem und Röntgenbeschuss von Beryllium und Lithium hergestellt.
Das schrumpfende Angebot an Helium ist zu einem großen Problem geworden. Die Abhängigkeit von Helium in der modernen Technik hat zugenommen und damit das Angebot abgenommen. Wissenschaftler arbeiten daran, die Heliumproduktion effizienter und nachhaltiger zu gestalten. Neuartige Methoden wie das Recycling und die Wiederverflüssigung von Helium könnten im kleinen Maßstab funktionieren und den Forschern helfen. Dies kann dazu beitragen, die Kosten für Helium zu senken, wenn seine Zufuhr sinkt.
Die Entdeckung von Helium hat zu vielen großartigen Innovationen geführt. Schließlich würden viele Verwendungen von Helium auftauchen. Im modernen Leben ist die Bedeutung von Helium in den Bereichen Technologie, Medizin und Forschung enorm.
Wofür wird Helium verwendet?
Es gibt viele Anwendungen von Helium. Natürlich werden damit Partyballons gefüllt, die Kinder und Erwachsene auf der ganzen Welt begeistern. Helium ersetzte Wasserstoff in Luftschiffen, nachdem festgestellt wurde, dass Wasserstoff hochreaktiv ist. Helium wird für Medizin, wissenschaftliche Forschung, Lichtbogenschweißen, Kühlung, Gas für Flugzeuge, Kühlmittel für Kernreaktoren, kryogene Forschung und die Erkennung von Gaslecks verwendet. Es wird wegen seiner kühlenden Eigenschaften verwendet, da sein Siedepunkt nahe dem absoluten Nullpunkt liegt. Dies macht es attraktiv für den Einsatz in Supraleitern. Helium wird auch verwendet, um Raketen und andere Raumfahrzeuge unter Druck zu setzen. Es wird auch als Wärmeübertragungsmittel verwendet.
In der Medizin wird Helium manchmal verwendet, um Patienten mit Lungenproblemen wie verstopften Atemwegen, Asthma und COPD zu helfen. Helium ermöglicht eine bessere Gasdurchdringung der distalen Alveolen in der Lunge und wird daher bei medizinischer Notwendigkeit zur Lungenbeatmung eingesetzt. Helium wird auch zur Lungenfunktionsprüfung verwendet. Helium wird auch bei einigen laparoskopischen Operationen anstelle von Kohlenmonoxid verwendet. Helium wird manchmal als Etikett für die Bildgebung verwendet. Manchmal wird Helium für Operationen am offenen Herzen verwendet, mit Sauerstoff vermischt und als Nebel für die Lunge verwendet. Helium wird auch verwendet, um die supraleitenden Magnete in MRT-Scannern zu kühlen. Strahlungsmonitore verwenden auch Helium.
Wussten Sie, dass Helium für Taucher wichtig ist? Helium ersetzt Stickstoff in Tauchgasgemischen, sodass Taucher ohne negative Auswirkungen auf das Zentralnervensystem tiefer unter Wasser gehen können. Ohne diese Mischung könnten Taucher unter Druckeinwirkungen mit dem Zustand leiden, der "die Kurven" genannt wird.
Es gibt zahlreiche wissenschaftliche Anwendungen von Helium. Der Large Hadron Collider verwendet Helium zur Kühlung. Helium wurde verwendet, um das Higgs-Boson zu entdecken, ein großer Durchbruch in der Physik. Es wird in Kernspinresonanzspektrometern verwendet. Supraleiter können nur funktionieren, wenn sie von der extremen Kälte von Helium umgeben sind, und Helium wurde in der Raumfahrtindustrie zur Kühlung von Satelliteninstrumenten und als Treibstoff für Raumfahrzeuge verwendet. Meteorologen verwenden heliumgefüllte Wetterballons für Wetterbeobachtungen. Rasterelektronenmikroskope verwenden manchmal Helium für eine bessere Bildauflösung.
Auch für die Fahrzeugsicherheit spielt Helium eine wichtige Rolle. Es wird verwendet, um Airbags bei einem Unfall zu füllen.
Helium wird in flüssiger Form gelagert und versandt, und es ist extrem kalt. Seine mangelnde Reaktivität macht es ideal für schützende Umgebungen. Behandeln Sie Helium niemals direkt. Es ist so unglaublich kalt, dass es gefährliche Erfrierungen verursachen kann.
Wo kommt Helium im Alltag vor?
Helium findet man im Alltag in verschiedenen Formen. Es wird als Auftriebsmittel, in Partyballons, in Tauchmischungen und in Glasfasern verwendet. Schweißer verwenden Helium zum Schweißen von Lichtbögen im Bauwesen. Ärzte und Chirurgen verwenden Helium, um Patienten bei Lungen- und Herzoperationen zu helfen. Wenn Sie ein Lebensmittelgeschäft besuchen und Ihre Lebensmittel gescannt werden, beobachten Sie wahrscheinlich Helium-Neon-Laser. Wenn Sie jemals ein Luftschiff sehen, das über Ihnen segelt, können Sie sicher sein, dass es von Helium in der Luft gehalten wird. Sehen Sie, ob Sie den Gebrauch von Helium im Alltag erkennen können, während Sie Ihren Tag verbringen.
Ist Helium ein explosives Gas?
Helium ist kein explosives Gas. Es ist als nicht brennbar eingestuft, was bedeutet, dass Helium nicht brennen kann. In flüssiger Form ist es extrem kalt, so kalt, dass es andere Gase gefriert. Wird sein Behälter jedoch Hitze ausgesetzt, kann der Behälter selbst platzen. Verflüssigtes Helium kann beim Eintauchen in Wasser stark sieden, was zu einem hohen Druck im Inneren von Behältern führen kann, wodurch die Gefahr erhöht wird, dass die Behälter durch den Druck explodieren. Aber Helium allein wird nicht explodieren.
Welche Folgen hat das Einatmen von Helium?
Sie haben vielleicht das humorvolle Geräusch gehört, wie jemand etwas Helium aus einem Ballon einatmet. Das Einatmen von Helium verändert die Tonhöhe der menschlichen Stimme, wodurch sie viel höher, quietschend und karikaturhaft wird. Das Problem dabei ist, dass Sie beim Einatmen von Helium aus einem Ballon keine Luft einatmen. Der menschliche Körper muss Luft atmen, um richtig zu funktionieren und Sauerstoff dorthin zu bringen, wo er im Gehirn und im Körper benötigt wird. Schon das Einatmen einer winzigen Menge Helium kann Schwindel verursachen. Es kann aber auch zu Bewusstlosigkeit und Erstickung führen. Fortgesetztes Einatmen von Helium kann sogar zum Tod durch Anoxie führen, was einen Sauerstoffmangel im Körper bedeutet.