L'elio è un elemento noto come gas nobile. È incolore e inodore ed è diffuso in tutto l'universo. Potresti conoscere l'elio dei palloncini di elio, che galleggiano. Tuttavia, l'elemento elio ha molti più usi dei palloncini da festa. Viene anche utilizzato negli airbag per auto, nelle apparecchiature high-tech, nei dispositivi medici e negli aerei. L'elio continua ad essere una componente importante della vita moderna, anche se non puoi vederlo direttamente.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
L'elio è il secondo elemento più abbondante nell'universo. Sebbene non sia possibile vederlo o odorarlo, l'elio è presente in molti usi quotidiani, nella tecnologia, nella medicina e persino nelle automobili.
Perché l'elio è importante per il mondo?
Per comprendere l'importanza dell'elio nel mondo, è utile conoscere meglio le proprietà dell'elemento. Inoltre, è fondamentale conoscere la sua storia e come i suoi problemi di approvvigionamento si inseriscono negli aspetti della vita moderna.
L'elio è un elemento che esiste sotto forma di gas. Il suo simbolo atomico è "He" e il suo numero atomico è 2 sulla tavola periodica. Il punto di fusione dell'elio è il più basso di tutti gli elementi e il suo punto di ebollizione è di -452 gradi Fahrenheit. Solo l'elio può rimanere liquido anche se la sua temperatura si abbassa. Si solidificherà solo a pressioni estreme. Queste proprietà rendono l'elio indispensabile per alcune nuove tecnologie come i materiali superconduttori.
L'elemento elio è secondo solo all'idrogeno nella sua abbondanza nell'universo. L'elio esiste in ogni stella ed è più abbondante nelle stelle più calde. È prodotto da reazioni di fusione nucleare nelle stelle. In effetti, l'elio è stato scoperto per la prima volta durante lo studio della nostra stella, il sole. L'elio è prevalente al sole; è un elemento essenziale e quindi importante per il mondo.
L'elio non fu scoperto fino al 18 agosto 1868. Un astrofisico francese di nome Pierre Jules Cesar Janssen ha utilizzato un nuovo dispositivo astronomico chiamato spettroscopio per osservare le lunghezze d'onda della luce. Lo spettroscopio mostrava gli spettri, o lunghezze d'onda della luce, come bande di colore. Osservando il sole eclissato con uno spettroscopio, Janssen ha trovato una lunghezza d'onda nella luce del sole che non corrispondeva a nessun altro elemento ancora trovato sulla Terra, sotto forma di un giallo brillante linea. Janssen si rese conto di aver scoperto un nuovo elemento. Anche un altro astronomo, l'inglese Norman Lockyer, fece questa osservazione mentre osservava il sole. Entrambi avevano osservato l'elemento elio, che Lockyer ha chiamato dopo la parola greca per il sole. Alla fine, nel 1882, l'elio fu infatti scoperto sulla Terra, nella lava del Vesuvio, quando il fisico Luigi Palmieri trovò gli spettri giallo brillante mentre analizzava la lava. Più tardi, William Ramsay condusse esperimenti che dimostrarono l'esistenza dell'elio sulla Terra; scoprì che quando il radio decadeva produceva elio. Per Teodor Cleve e Nils Abraham Langer, nel 1895, avrebbero determinato il peso atomico dell'elio.
Lo studio dell'elio aiuta gli scienziati a comprendere meglio non solo la Terra, ma anche gli altri pianeti. Nel sistema solare, gli scienziati hanno scoperto l'elio nell'atmosfera dei giganti pianeti gassosi Giove e Saturno. Su Saturno, una sorta di pioggia di elio, mista ad idrogeno liquido, cade nell'atmosfera in un ambiente estremo di temperatura e pressione. Gli scienziati pensano che questa "pioggia" di elio cada al centro del pianeta. La sua energia potenziale gravitazionale scatenata potrebbe essere ciò che fa brillare Saturno così brillantemente, una caratteristica che ha sconcertato gli scienziati per anni.
Nel corso del tempo, gli scienziati hanno appreso di più sulle proprietà dell'elio. La descrizione dell'elio è che è incolore e inodore e più leggero dell'aria. Questo è il motivo per cui i palloncini pieni di elio galleggiano e l'elio non è molto solubile in acqua. Le qualità inerti dell'elemento sono spesso presenti nella descrizione dell'elio. Storicamente considerato chimicamente inerte, tende a non reagire con altri elementi. L'elio non vuole cedere i suoi due elettroni; rimane stabile con il suo guscio elettronico. Per questo motivo, l'elio è classificato come uno dei gas nobili, insieme a neon, argon, radon e altri gas nobili sulla tavola periodica.
Recentemente, gli scienziati hanno scoperto che l'elio non è completamente inerte, come si pensava una volta. Dopo aver scoperto cristalli costituiti dagli elementi elio e sodio, i ricercatori hanno scoperto che l'elio può combinarsi con altri atomi pur non condividendo i suoi elettroni - in altre parole, si combina con altri atomi ma non crea legami chimici nel processo. Invece, protegge gli atomi con carica positiva l'uno dall'altro e contrasta la forza repellente che normalmente li allontana. Sotto pressione estrema, come potrebbe essere al centro della Terra, l'elio e l'idrogeno si comprimono e formano composti stabili. Gli scienziati potrebbero scoprire aspetti più affascinanti dell'elemento elio e se lo sarà ancora still possibile considerarlo veramente inerte, o se può effettivamente formare composti stabili in condizioni estreme ambienti.
Nell'atmosfera, l'elio è concentrato solo in circa 1 parte su 200.000. Non è pratico, economico o efficiente estrarre l'elio dall'aria, quindi non è così che le persone ottengono l'elio. Invece, l'elio è prodotto dal gas naturale. Le impurità come acqua, solfuri e anidride carbonica devono essere prima rimosse e poi il grezzo risultante l'elio, che contiene ancora altri elementi come argon, neon, idrogeno e azoto, viene purificato ad alta, pressioni. Questo greggio viene quindi super-raffreddato. L'argon e l'azoto vengono liquefatti e alla fine l'azoto evapora. L'elio si separa da neon, azoto e idrogeno. Il filtraggio aggiuntivo con carbone attivo rimuove altri gas.
L'elio si trova in alcuni giacimenti di gas naturale in tutto il mondo. Tuttavia, non è presente in tutti i giacimenti di gas naturale. Negli Stati Uniti, l'elio viene estratto dai pozzi in Kansas, Oklahoma e Texas. Il solo Texas ospita la Federal Helium Reserve, la principale fornitura per gli Stati Uniti. Questa fornitura, tuttavia, sta diminuendo nel tempo. In Tanzania esiste anche un grande giacimento di elio. Ora ci sono solo 14 impianti nel mondo che raffinano l'elio. L'elio si trova anche nei minerali radioattivi in decomposizione. È fatto naturalmente dal bombardamento cosmico e di raggi X di berillio e litio.
La contrazione dell'offerta di elio è diventata un grosso problema. La dipendenza dall'elio nella tecnologia moderna è aumentata e, di conseguenza, l'offerta è diminuita. Gli scienziati stanno lavorando per rendere la produzione di elio più efficiente e sostenibile. Nuovi metodi come il riciclaggio e la ri-liquefazione dell'elio potrebbero funzionare su piccola scala e aiutare i ricercatori. Questo può aiutare a ridurre il costo dell'elio quando la sua fornitura diminuisce.
La scoperta dell'elio ha portato a molte grandi innovazioni. Alla fine, sarebbero emersi molti usi dell'elio. Nella vita moderna, l'importanza dell'elio è vasta nei regni della tecnologia, della medicina e della ricerca.
A cosa serve l'elio?
Ci sono molti usi dell'elio. Naturalmente, viene utilizzato per riempire i palloncini delle feste che deliziano bambini e adulti in tutto il mondo. L'elio ha sostituito l'idrogeno nei dirigibili, dopo che l'idrogeno è risultato essere altamente reattivo. L'elio viene utilizzato per la medicina, la ricerca scientifica, la saldatura ad arco, la refrigerazione, il gas per gli aerei, il refrigerante per i reattori nucleari, la ricerca criogenica e il rilevamento di perdite di gas. Viene utilizzato per le sue proprietà di raffreddamento a causa del suo punto di ebollizione vicino allo zero assoluto. Questo lo rende attraente per l'uso nei superconduttori. L'elio è anche usato per pressurizzare razzi e altri veicoli spaziali. È anche usato come agente di trasferimento di calore.
In medicina, a volte l'elio viene utilizzato per aiutare i pazienti con problemi polmonari come vie aeree ostruite, asma e BPCO. L'elio consente una migliore penetrazione del gas negli alveoli distali nei polmoni, quindi viene utilizzato per la ventilazione polmonare quando necessario dal punto di vista medico. L'elio viene utilizzato anche per i test di funzionalità polmonare. L'elio viene utilizzato anche in alcuni interventi laparoscopici al posto del monossido di carbonio. L'elio è talvolta usato come etichetta per l'imaging. A volte l'elio viene utilizzato per la chirurgia a cuore aperto, miscelato con ossigeno e utilizzato come nebbia per i polmoni. L'elio viene anche utilizzato per raffreddare i magneti superconduttori negli scanner MRI. Anche i monitor delle radiazioni utilizzano l'elio.
Sapevi che l'elio è importante per i subacquei? L'elio sostituisce l'azoto nelle miscele di gas per immersione, in modo che i subacquei possano andare più in profondità sott'acqua senza effetti negativi sul sistema nervoso centrale. Senza questa miscela, i subacquei potrebbero soffrire di effetti di pressione con la condizione chiamata "le curve".
Ci sono numerosi usi scientifici dell'elio. Il Large Hadron Collider utilizza l'elio per scopi di raffreddamento. L'elio è stato utilizzato per scoprire il bosone di Higgs, un importante passo avanti nella fisica. Viene utilizzato negli spettrometri a risonanza magnetica nucleare. I superconduttori possono funzionare solo se sono circondati dal freddo estremo dell'elio, e l'elio è stato utilizzato nell'industria spaziale per il raffreddamento degli strumenti satellitari e il refrigerante del carburante per i veicoli spaziali. I meteorologi usano palloni meteorologici pieni di elio per le osservazioni meteorologiche. I microscopi elettronici a scansione a volte utilizzano l'elio per una migliore risoluzione dell'immagine.
L'elio svolge anche un ruolo importante nella sicurezza dei veicoli. Viene utilizzato per riempire gli airbag in caso di incidente di un veicolo.
L'elio viene immagazzinato e spedito in forma liquida ed è estremamente freddo. La sua scarsa reattività lo rende ideale per ambienti protettivi. Non maneggiare mai l'elio direttamente. È così incredibilmente freddo che può causare pericolosi congelamenti.
Dove si trova l'elio nella vita di tutti i giorni?
Puoi trovare l'elio utilizzato nella vita di tutti i giorni in varie forme. Viene utilizzato come agente schiarente, nei palloni da party, nelle miscele per immersione e nelle fibre ottiche. I saldatori utilizzano l'elio per la saldatura degli archi nelle costruzioni. Medici e chirurghi usano l'elio per aiutare i pazienti con procedure polmonari e cardiache. Quando visiti un negozio di alimentari e la tua spesa viene scansionata, probabilmente stai osservando i laser elio-neon. Se mai vedessi un dirigibile navigare sopra di te, puoi star certo che è tenuto in alto dall'elio. Vedi se riesci a individuare l'uso dell'elio nella vita di tutti i giorni durante la tua giornata.
L'elio è un gas esplosivo?
L'elio non è un gas esplosivo. È classificato come non combustibile, il che significa che l'elio non può bruciare. È estremamente freddo in forma liquida, così freddo da congelare altri gas. Tuttavia, se il suo contenitore è esposto al calore, il contenitore stesso può scoppiare. L'elio liquefatto può bollire violentemente se posto in acqua, e questo può portare a una grande pressione all'interno dei contenitori, aumentando il rischio che i contenitori possano esplodere a causa della pressione. Ma da solo, l'elio non esploderà.
Quali sono le conseguenze dell'inalazione di elio?
Potresti aver sentito il suono umoristico di qualcuno che respira un po' di elio da un pallone. Respirare l'elio cambia il tono della voce umana, rendendola molto più alta, stridula e da cartone animato. Il problema è che quando respiri l'elio da un palloncino, non stai respirando aria. I corpi umani hanno bisogno di respirare aria per funzionare correttamente e per ottenere ossigeno dove è necessario nel cervello e nel corpo. Anche respirare una piccola quantità di elio può causare vertigini. Ma può anche causare perdita di coscienza e soffocamento. La continua respirazione di elio può anche portare alla morte per anossia, il che significa una carenza di ossigeno dal corpo.