Helium is een element dat bekend staat als een edelgas. Het is kleur- en geurloos en komt voor in het hele universum. U kent misschien helium van heliumballonnen, die drijven. Het element helium heeft echter veel meer toepassingen dan feestballonnen. Het wordt ook gebruikt in auto-airbags, hightech apparatuur, medische apparatuur en vliegtuigen. Helium blijft een belangrijk onderdeel van het moderne leven, ook al kun je het niet direct zien.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Helium is het op één na meest voorkomende element in het universum. Hoewel je het niet kunt zien of ruiken, komt helium voor in veel dagelijks gebruik, in technologie, medicijnen en zelfs in auto's.
Waarom is helium belangrijk voor de wereld?
Om het belang van helium voor de wereld te begrijpen, helpt het om meer te weten te komen over de eigenschappen van het element. Bovendien is het van cruciaal belang om meer te weten te komen over de geschiedenis ervan en hoe de problemen met de bevoorrading een rol spelen in aspecten van het moderne leven.
Helium is een element dat in gasvorm bestaat. Het atoomsymbool is "Hij", en het atoomnummer is 2 op het periodiek systeem. Het smeltpunt van helium is het laagste van alle elementen en het kookpunt is -452 graden Fahrenheit. Alleen helium kan vloeibaar blijven, zelfs als de temperatuur wordt verlaagd. Het zal alleen stollen bij extreme druk. Deze eigenschappen maken helium onmisbaar voor bepaalde nieuwere technologieën zoals supergeleidende materialen.
Het element helium is de tweede alleen voor waterstof in zijn overvloed in het universum. Helium bestaat in elke ster, en het is het meest overvloedig in de heetste sterren. Het wordt geproduceerd uit kernfusiereacties in sterren. Helium werd zelfs voor het eerst ontdekt tijdens het bestuderen van onze eigen ster, de zon. Helium komt veel voor in de zon; het is een essentieel element en daarom belangrijk voor de wereld.
Helium werd pas op 18 augustus 1868 ontdekt. Een Franse astrofysicus genaamd Pierre Jules Cesar Janssen gebruikte een nieuw astronomisch apparaat, een spectroscoop genaamd, om de golflengten van licht waar te nemen. De spectroscoop gaf de spectra of lichtgolflengten weer als kleurbanden. Terwijl hij de verduisterde zon observeerde met een spectroscoop, vond Janssen een golflengte in het zonlicht dat niet overeenkwam met enig ander element dat tot nu toe op aarde is gevonden, in de vorm van een felgele lijn. Janssen besefte dat hij een nieuw element had ontdekt. Een andere astronoom, de Engelsman Norman Lockyer, deed deze waarneming ook terwijl hij naar de zon keek. Beiden hadden het element helium waargenomen, dat Lockyer noemde naar het Griekse woord voor de zon. Uiteindelijk, in 1882, werd helium inderdaad ontdekt op aarde, in de lava van de Vesuvius, toen natuurkundige Luigi Palmieri de felgele spectra vond terwijl hij de lava analyseerde. Later voerde William Ramsay experimenten uit die aantoonden dat helium op aarde bestond; hij ontdekte dat wanneer element radium verviel, het helium produceerde. Per Teodor Cleve en Nils Abraham Langer zouden in 1895 het atoomgewicht van helium bepalen.
Door helium te bestuderen, kunnen wetenschappers niet alleen de aarde, maar ook de andere planeten beter begrijpen. In het zonnestelsel ontdekten wetenschappers helium in de atmosfeer van de gigantische gasplaneten Jupiter en Saturnus. Op Saturnus valt een soort heliumregen, gemengd met vloeibare waterstof, in een extreme omgeving van temperatuur en druk in de atmosfeer. Wetenschappers denken dat deze helium-"regen" tot in de kern van de planeet valt. De ontketende potentiële energie van de zwaartekracht is misschien wat Saturnus zo helder laat schijnen, een kenmerk dat wetenschappers jarenlang in verwarring heeft gebracht.
Na verloop van tijd leerden wetenschappers meer over de eigenschappen van helium. De beschrijving van helium is dat het kleurloos en geurloos is, en lichter dan lucht. Dit is de reden waarom met helium gevulde ballonnen drijven en helium is niet erg oplosbaar in water. De inerte eigenschappen van het element komen vaak voor in de beschrijving van helium. Historisch beschouwd als chemisch inert, heeft het de neiging niet te reageren met andere elementen. Helium wil zijn twee elektronen niet opgeven; het blijft stabiel met zijn elektronenschil. Hierdoor wordt helium gecategoriseerd als een van de edelgassen, samen met neon, argon, radon en andere edelgassen op het periodiek systeem.
Onlangs ontdekten wetenschappers dat helium niet helemaal inert is, zoals ooit werd gedacht. Bij het ontdekken van kristallen gemaakt van de elementen helium en natrium, ontdekten onderzoekers dat helium kan combineren met andere atomen terwijl het zijn elektronen niet deelt - met andere woorden, het combineert met andere atomen, maar maakt daarbij geen chemische bindingen. In plaats daarvan beschermt het positief geladen atomen van elkaar en gaat het de afstotende kracht tegen die ze normaal gesproken uit elkaar duwt. Onder extreme druk, zoals in de kern van de aarde, comprimeren helium en waterstof en vormen stabiele verbindingen. Wetenschappers kunnen meer fascinerende aspecten van het element helium ontdekken, en of het dat nog steeds zal zijn? mogelijk om het als echt inert te beschouwen, of als het inderdaad in extreme mate stabiele verbindingen kan vormen omgevingen.
In de atmosfeer is helium slechts geconcentreerd in ongeveer 1 deel op 200.000. Het is niet praktisch, kosteneffectief of efficiënt om helium uit de lucht te halen, dus zo verkrijgen mensen helium niet. In plaats daarvan wordt helium geproduceerd uit aardgas. Onzuiverheden zoals water, sulfiden en kooldioxide moeten eerst worden verwijderd en vervolgens de resulterende ruwe helium, dat nog andere elementen bevat, zoals argon, neon, waterstof en stikstof, wordt op hoog niveau gezuiverd druk. Deze ruwe olie wordt vervolgens supergekoeld. Argon en stikstof worden vloeibaar en uiteindelijk verdampt stikstof. Helium scheidt zich van neon, stikstof en waterstof. Extra filtering met actieve kool verwijdert andere gassen.
Helium is te vinden in sommige aardgasvoorraden over de hele wereld. Het zit echter niet in elke aardgasvoorraad. In de Verenigde Staten wordt helium gewonnen uit putten in Kansas, Oklahoma en Texas. Alleen Texas herbergt de Federal Helium Reserve, de belangrijkste voorziening voor de VS. Deze voorziening neemt echter in de loop van de tijd af. Een grote hoeveelheid helium bestaat ook in Tanzania. Er zijn nu slechts 14 planten in de wereld die helium raffineren. Helium wordt ook gevonden in rottende radioactieve mineralen. Het is van nature gemaakt van kosmisch en röntgenbombardement van beryllium en lithium.
Het slinkende aanbod van helium is een groot probleem geworden. De afhankelijkheid van helium in de moderne technologie is toegenomen en het aanbod is daardoor afgenomen. Wetenschappers werken eraan om de productie van helium efficiënter en duurzamer te maken. Nieuwe methoden zoals recycling en opnieuw vloeibaar maken van helium zouden op kleine schaal kunnen werken en onderzoekers kunnen helpen. Dit kan helpen de kosten van helium te verlagen naarmate het aanbod daalt.
De ontdekking van helium heeft geleid tot veel grote innovaties. Uiteindelijk zouden er veel toepassingen van helium ontstaan. In het moderne leven is het belang van helium enorm op het gebied van technologie, geneeskunde en onderzoek.
Waar wordt helium voor gebruikt?
Er zijn veel toepassingen van helium. Natuurlijk wordt het gebruikt om feestballonnen te vullen die kinderen en volwassenen over de hele wereld in verrukking brengen. Helium verving waterstof in luchtschepen, nadat waterstof zeer reactief bleek te zijn. Helium wordt gebruikt voor medicijnen, wetenschappelijk onderzoek, booglassen, koeling, gas voor vliegtuigen, koelvloeistof voor kernreactoren, cryogeen onderzoek en het opsporen van gaslekken. Het wordt gebruikt vanwege zijn koeleigenschappen omdat het kookpunt dicht bij het absolute nulpunt ligt. Dit maakt het aantrekkelijk voor gebruik in supergeleiders. Helium wordt ook gebruikt om raketten en andere ruimtevaartuigen onder druk te zetten. Het wordt ook gebruikt als warmteoverdrachtsmiddel.
In de geneeskunde wordt soms helium gebruikt om patiënten met longproblemen zoals verstopte luchtwegen, astma en COPD te helpen. Helium zorgt voor een betere gaspenetratie naar de distale longblaasjes in de longen, dus het wordt gebruikt voor longventilatie wanneer dit medisch noodzakelijk is. Helium wordt ook gebruikt voor het testen van de longfunctie. Helium wordt ook gebruikt bij sommige laparoscopische operaties in plaats van koolmonoxide. Helium wordt soms gebruikt als een label voor beeldvorming. Soms wordt helium gebruikt voor openhartoperaties, vermengd met zuurstof en gebruikt als nevel voor de longen. Helium wordt ook gebruikt om de supergeleidende magneten in MRI-scanners te koelen. Stralingsmonitoren gebruiken ook helium.
Wist je dat helium belangrijk is voor duikers? Helium vervangt stikstof in duikgasmengsels, zodat duikers dieper onder water kunnen gaan zonder negatieve effecten op het centrale zenuwstelsel. Zonder dit mengsel zouden duikers last kunnen hebben van drukeffecten met de aandoening die 'de bochten' wordt genoemd.
Er zijn tal van wetenschappelijke toepassingen van helium. De Large Hadron Collider gebruikt helium voor koeling. Helium werd gebruikt om het Higgs-deeltje te ontdekken, een grote doorbraak in de natuurkunde. Het wordt gebruikt in nucleaire magnetische resonantiespectrometers. Supergeleiders kunnen alleen werken als ze worden omringd door de extreme kou van helium, en helium is in de ruimtevaartindustrie gebruikt voor het koelen van satellietinstrumenten en brandstofkoelvloeistof voor ruimtevaartuigen. Meteorologen gebruiken met helium gevulde weerballonnen voor weerwaarnemingen. Scanning-elektronenmicroscopen gebruiken soms helium voor een betere beeldresolutie.
Helium speelt ook een belangrijke rol bij de veiligheid van voertuigen. Het wordt gebruikt om airbags te vullen als een voertuig crasht.
Helium wordt in vloeibare vorm opgeslagen en vervoerd en is extreem koud. Het gebrek aan reactiviteit maakt het ideaal voor beschermende omgevingen. Behandel helium nooit rechtstreeks. Het is zo ongelooflijk koud dat het gevaarlijke bevriezingen kan veroorzaken.
Waar wordt helium gevonden in het dagelijks leven?
Helium dat in het dagelijks leven wordt gebruikt, vindt u in verschillende vormen. Het wordt gebruikt als hefmiddel, in feestballonnen, in duikmengsels en in optische vezels. Lassers gebruiken helium voor het lassen van bogen in de bouw. Artsen en chirurgen gebruiken helium om patiënten te helpen met long- en hartprocedures. Wanneer u een supermarkt bezoekt en uw boodschappen worden gescand, ziet u waarschijnlijk helium-neonlasers. Als je ooit een luchtballon boven je hoofd ziet zeilen, kun je er zeker van zijn dat hij omhoog wordt gehouden door helium. Kijk of je het gebruik van helium in het dagelijks leven kunt herkennen terwijl je bezig bent met je dag.
Is helium een explosief gas?
Helium is geen explosief gas. Het is geclassificeerd als onbrandbaar, wat betekent dat helium niet kan branden. Het is extreem koud in vloeibare vorm, zo koud dat het andere gassen bevriest. Als de container echter wordt blootgesteld aan hitte, kan de container zelf barsten. Vloeibaar gemaakt helium kan heftig koken wanneer het in water wordt geplaatst, en dit kan leiden tot grote druk in containers, waardoor het risico toeneemt dat de containers door de druk kunnen exploderen. Maar op zichzelf zal helium niet exploderen.
Wat zijn de gevolgen van het inademen van helium?
Je hebt misschien het humoristische geluid gehoord van iemand die een beetje helium uit een ballon inademt. Het inademen van helium verandert de toonhoogte van de menselijke stem, waardoor deze veel hoger, piepend en cartoonachtig wordt. Het probleem hiermee is dat wanneer je helium inademt vanuit een ballon, je geen lucht inademt. Menselijke lichamen moeten lucht inademen om goed te kunnen functioneren en om zuurstof te krijgen waar het nodig is in de hersenen en het lichaam. Zelfs het inademen van een kleine hoeveelheid helium kan duizeligheid veroorzaken. Maar het kan ook leiden tot bewustzijnsverlies en verstikking. Voortdurende ademhaling van helium kan zelfs leiden tot de dood door anoxie, wat een uithongering van zuurstof uit het lichaam betekent.
