L'hélium est un élément connu sous le nom de gaz noble. Il est incolore et inodore, et il est répandu dans tout l'univers. Vous connaissez peut-être l'hélium des ballons à hélium, qui flottent. L'élément hélium a cependant beaucoup plus d'utilisations que les ballons de fête. Il est également utilisé dans les airbags de voiture, les équipements de haute technologie, les dispositifs médicaux et les avions. L'hélium continue d'être un composant majeur de la vie moderne, même si vous ne pouvez pas le voir directement.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
L'hélium est le deuxième élément le plus abondant dans l'univers. Bien que vous ne puissiez ni le voir ni le sentir, l'hélium est présent dans de nombreuses utilisations quotidiennes, dans la technologie, la médecine et même dans les voitures.
Pourquoi l'hélium est-il important pour le monde ?
Pour comprendre l'importance de l'hélium pour le monde, il est utile d'en apprendre davantage sur les propriétés de l'élément. De plus, il est crucial d'en apprendre davantage sur son histoire et sur la manière dont ses problèmes d'approvisionnement s'intègrent dans les aspects de la vie moderne.
L'hélium est un élément qui existe sous forme gazeuse. Son symbole atomique est « He » et son numéro atomique est 2 sur le tableau périodique. Le point de fusion de l'hélium est le plus bas de tous les éléments et son point d'ébullition est de -452 degrés Fahrenheit. Seul l'hélium peut rester liquide même si sa température est abaissée. Il ne se solidifiera qu'à une pression extrême. Ces propriétés rendent l'hélium indispensable pour certaines technologies plus récentes comme les matériaux supraconducteurs.
L'élément hélium est le deuxième après l'hydrogène dans son abondance dans l'univers. L'hélium existe dans chaque étoile et il est plus abondant dans les étoiles les plus chaudes. Il est produit à partir de réactions de fusion nucléaire dans les étoiles. En fait, l'hélium a été découvert pour la première fois en étudiant notre propre étoile, le soleil. L'hélium est répandu dans le soleil; c'est un élément essentiel et donc important pour le monde.
L'hélium n'a été découvert que le 18 août 1868. Un astrophysicien français du nom de Pierre Jules Cesar Janssen a utilisé un nouvel appareil astronomique appelé spectroscope pour observer les longueurs d'onde de la lumière. Le spectroscope affichait les spectres, ou longueurs d'onde de la lumière, sous forme de bandes de couleur. En observant le soleil éclipsé avec un spectroscope, Janssen a trouvé une longueur d'onde dans la lumière du soleil qui ne correspondait à aucun autre élément encore trouvé sur Terre, sous la forme d'un jaune vif ligne. Janssen réalisa qu'il avait découvert un nouvel élément. Un autre astronome, l'Anglais Norman Lockyer, a également fait cette observation en observant le soleil. Tous deux avaient observé l'élément hélium, que Lockyer a nommé d'après le mot grec pour le soleil. Finalement, en 1882, de l'hélium a en fait été découvert sur Terre, dans la lave du Vésuve, lorsque le physicien Luigi Palmieri a trouvé les spectres jaune vif alors qu'il analysait la lave. Plus tard, William Ramsay a mené des expériences qui ont prouvé que l'hélium existait sur Terre; il a découvert que lorsque l'élément radium se désintégrait, il produisait de l'hélium. Per Teodor Cleve et Nils Abraham Langer auraient, en 1895, déterminé le poids atomique de l'hélium.
L'étude de l'hélium aide les scientifiques à mieux comprendre non seulement la Terre, mais aussi les autres planètes. Dans le système solaire, des scientifiques ont découvert de l'hélium dans l'atmosphère des planètes gazeuses géantes Jupiter et Saturne. Sur Saturne, une sorte de pluie d'hélium, mélangée à de l'hydrogène liquide, tombe dans l'atmosphère dans un environnement extrême de température et de pression. Les scientifiques pensent que cette « pluie » d'hélium tombe au cœur de la planète. Son énergie potentielle gravitationnelle déchaînée est peut-être ce qui fait briller Saturne si brillamment, une caractéristique qui a intrigué les scientifiques pendant des années.
Au fil du temps, les scientifiques en ont appris davantage sur les propriétés de l'hélium. La description de l'hélium est qu'il est incolore et inodore, et plus léger que l'air. C'est pourquoi les ballons gonflés à l'hélium flottent et que l'hélium est peu soluble dans l'eau. Les qualités inertes de l'élément figurent souvent dans la description de l'hélium. Historiquement considéré comme chimiquement inerte, il a tendance à ne pas réagir avec les autres éléments. L'hélium ne veut pas abandonner ses deux électrons; il reste stable avec sa couche électronique. Pour cette raison, l'hélium est classé comme l'un des gaz rares, avec le néon, l'argon, le radon et d'autres gaz nobles du tableau périodique.
Récemment, des scientifiques ont découvert que l'hélium n'est pas complètement inerte, comme on le pensait autrefois. En découvrant des cristaux fabriqués à partir des éléments hélium et sodium, les chercheurs ont découvert que l'hélium peut se combiner avec d'autres atomes tout en ne partageant pas ses électrons - en d'autres termes, il se combine avec d'autres atomes mais ne crée pas de liaisons chimiques au cours du processus. Au lieu de cela, il protège les atomes chargés positivement les uns des autres et contrecarre la force répulsive qui les sépare normalement. Sous une pression extrême, comme cela pourrait être au cœur de la Terre, l'hélium et l'hydrogène se compriment et forment des composés stables. Les scientifiques pourraient découvrir des aspects plus fascinants de l'élément hélium, et s'il sera toujours possible de le considérer vraiment inerte, ou s'il peut effectivement former des composés stables dans des conditions extrêmes environnements.
Dans l'atmosphère, l'hélium n'est concentré que dans environ 1 partie sur 200 000. Il n'est pas pratique, rentable ou efficace d'extraire l'hélium de l'air, ce n'est donc pas ainsi que les gens obtiennent de l'hélium. Au lieu de cela, l'hélium est produit à partir de gaz naturel. Les impuretés telles que l'eau, les sulfures et les dioxydes de carbone doivent d'abord être éliminées, puis le brut résultant l'hélium, qui contient encore d'autres éléments comme l'argon, le néon, l'hydrogène et l'azote, est purifié à haute pressions. Ce brut est ensuite sur-refroidi. L'argon et l'azote sont liquéfiés et finalement l'azote s'évapore. L'hélium se sépare du néon, de l'azote et de l'hydrogène. Un filtrage supplémentaire au charbon actif élimine les autres gaz.
L'hélium peut être trouvé dans certains gisements de gaz naturel à travers le monde. Il n'est cependant pas présent dans tous les gisements de gaz naturel. Aux États-Unis, l'hélium est extrait de puits du Kansas, de l'Oklahoma et du Texas. Le Texas abrite à lui seul la Réserve fédérale d'hélium, principale source d'approvisionnement des États-Unis. Cette offre s'amenuise cependant avec le temps. Un important gisement d'hélium existe également en Tanzanie. Il n'y a maintenant que 14 usines dans le monde qui raffinent l'hélium. L'hélium se trouve également dans les minéraux radioactifs en décomposition. Il est naturellement fabriqué à partir du bombardement cosmique et aux rayons X du béryllium et du lithium.
La diminution de l'approvisionnement en hélium est devenue un problème majeur. La dépendance à l'hélium dans la technologie moderne a augmenté, et l'offre a diminué en conséquence. Les scientifiques s'efforcent de rendre la production d'hélium plus efficace et durable. De nouvelles méthodes telles que le recyclage et la reliquéfaction de l'hélium pourraient fonctionner à petite échelle et aider les chercheurs. Cela peut aider à réduire le coût de l'hélium à mesure que son approvisionnement diminue.
La découverte de l'hélium a conduit à de nombreuses grandes innovations. À terme, de nombreuses utilisations de l'hélium verraient le jour. Dans la vie moderne, l'importance de l'hélium est vaste dans les domaines de la technologie, de la médecine et de la recherche.
A quoi sert l'hélium ?
Il existe de nombreuses utilisations de l'hélium. Bien sûr, il sert à remplir des ballons de fête qui ravissent les enfants et les adultes du monde entier. L'hélium a remplacé l'hydrogène dans les dirigeables, après que l'hydrogène se soit avéré très réactif. L'hélium est utilisé pour la médecine, la recherche scientifique, le soudage à l'arc, la réfrigération, le gaz pour les avions, le liquide de refroidissement pour les réacteurs nucléaires, la recherche cryogénique et la détection des fuites de gaz. Il est utilisé pour ses propriétés de refroidissement en raison de son point d'ébullition proche du zéro absolu. Cela le rend attrayant pour une utilisation dans les supraconducteurs. L'hélium est également utilisé pour pressuriser les fusées et autres engins spatiaux. Il est également utilisé comme agent de transfert de chaleur.
En médecine, l'hélium est parfois utilisé pour aider les patients souffrant de problèmes pulmonaires comme l'obstruction des voies respiratoires, l'asthme et la MPOC. L'hélium permet une meilleure pénétration des gaz dans les alvéoles distales des poumons, il est donc utilisé pour la ventilation pulmonaire lorsque cela est médicalement nécessaire. L'hélium est également utilisé pour les tests de la fonction pulmonaire. L'hélium est également utilisé dans certaines chirurgies laparoscopiques à la place du monoxyde de carbone. L'hélium est parfois utilisé comme marqueur pour l'imagerie. Parfois, l'hélium est utilisé pour la chirurgie à cœur ouvert, mélangé à de l'oxygène et utilisé comme brouillard pour les poumons. L'hélium est également utilisé pour refroidir les aimants supraconducteurs dans les scanners IRM. Les moniteurs de rayonnement utilisent également de l'hélium.
Saviez-vous que l'hélium est important pour les plongeurs? L'hélium remplace l'azote dans les mélanges gazeux de plongée, de sorte que les plongeurs peuvent aller plus profondément sous l'eau sans effets négatifs sur le système nerveux central. Sans ce mélange, les plongeurs pourraient souffrir d'effets de pression avec la condition appelée « les coudes ».
Il existe de nombreuses utilisations scientifiques de l'hélium. Le grand collisionneur de hadrons utilise de l'hélium à des fins de refroidissement. L'hélium a été utilisé pour découvrir le boson de Higgs, une percée majeure en physique. Il est utilisé dans les spectromètres à résonance magnétique nucléaire. Les supraconducteurs ne peuvent fonctionner que s'ils sont entourés du froid extrême de l'hélium, et l'hélium a été utilisé dans l'industrie spatiale pour le refroidissement des instruments des satellites et le refroidissement du carburant des engins spatiaux. Les météorologues utilisent des ballons météorologiques remplis d'hélium pour les observations météorologiques. Les microscopes électroniques à balayage utilisent parfois de l'hélium pour une meilleure résolution d'image.
L'hélium joue également un rôle important dans la sécurité des véhicules. Il est utilisé pour remplir les airbags en cas de collision d'un véhicule.
L'hélium est stocké et expédié sous forme liquide, et il fait extrêmement froid. Son manque de réactivité le rend idéal pour les environnements protecteurs. Ne jamais manipuler directement l'hélium. Il fait si incroyablement froid qu'il peut provoquer des gelures dangereuses.
Où trouve-t-on de l'hélium dans la vie de tous les jours ?
Vous pouvez trouver de l'hélium utilisé dans la vie quotidienne sous diverses formes. Il est utilisé comme agent de levage, dans les ballons de fête, dans les mélanges de plongée et dans les fibres optiques. Les soudeurs utilisent de l'hélium pour souder les arcs dans la construction. Les médecins et les chirurgiens utilisent l'hélium pour aider les patients lors d'interventions pulmonaires et cardiaques. Lorsque vous visitez une épicerie et que vos courses sont scannées, vous observez probablement des lasers hélium-néon. Si jamais vous voyez un dirigeable naviguer au-dessus de vous, vous pouvez être sûr qu'il est maintenu en l'air par l'hélium. Voyez si vous pouvez repérer l'utilisation de l'hélium dans la vie quotidienne au cours de votre journée.
L'hélium est-il un gaz explosif ?
L'hélium n'est pas un gaz explosif. Il est classé comme incombustible, ce qui signifie que l'hélium ne peut pas brûler. Il est extrêmement froid sous forme liquide, si froid qu'il gèle d'autres gaz. Cependant, si son conteneur est exposé à la chaleur, le conteneur lui-même peut éclater. L'hélium liquéfié peut bouillir violemment lorsqu'il est placé dans l'eau, ce qui peut entraîner une forte pression à l'intérieur des conteneurs, augmentant le risque que les conteneurs explosent à cause de la pression. Mais tout seul, l'hélium n'explosera pas.
Quelles sont les conséquences de l'inhalation d'hélium ?
Vous avez peut-être entendu le son humoristique de quelqu'un qui respire un peu d'hélium à partir d'un ballon. Respirer de l'hélium modifie la hauteur de la voix humaine, la rendant beaucoup plus aiguë, grinçante et caricaturale. Le problème, c'est que lorsque vous respirez de l'hélium à partir d'un ballon, vous ne respirez pas d'air. Le corps humain a besoin de respirer de l'air pour fonctionner correctement et d'obtenir de l'oxygène là où il est nécessaire dans le cerveau et le corps. Même l'inhalation d'une infime quantité d'hélium peut provoquer des vertiges. Mais cela peut aussi provoquer une perte de connaissance et provoquer une suffocation. La respiration continue d'hélium peut même entraîner la mort par anoxie, ce qui signifie une privation d'oxygène du corps.