O hélio é um elemento conhecido como gás nobre. É incolor e inodoro, e prevalece em todo o universo. Você pode saber sobre o hélio dos balões de hélio, que flutuam. O elemento hélio tem muito mais utilidades do que balões de festa, no entanto. Também é usado em airbags de automóveis, equipamentos de alta tecnologia, dispositivos médicos e aeronaves. O hélio continua a ser um componente importante da vida moderna, embora você não possa vê-lo diretamente.
TL; DR (muito longo; Não li)
O hélio é o segundo elemento mais abundante do universo. Embora você não possa ver ou cheirar, o hélio é utilizado em muitos usos cotidianos, em tecnologia, medicina e até mesmo em carros.
Por que o hélio é importante para o mundo?
Para entender a importância do hélio para o mundo, é útil aprender mais sobre as propriedades do elemento. Além disso, é crucial aprender sobre sua história e como seus problemas de abastecimento aparecem em aspectos da vida moderna.
O hélio é um elemento que existe na forma de gás. Seu símbolo atômico é “He” e seu número atômico é 2 na tabela periódica. O ponto de fusão do hélio é o mais baixo de todos os elementos, e seu ponto de ebulição é -452 graus Fahrenheit. Apenas o hélio pode permanecer líquido, mesmo se sua temperatura for reduzida. Ele se solidificará apenas sob pressão extrema. Essas propriedades tornam o hélio indispensável para certas tecnologias mais recentes, como materiais supercondutores.
O elemento hélio perde apenas para o hidrogênio em sua abundância no universo. O hélio existe em todas as estrelas e é mais abundante nas estrelas mais quentes. É produzido a partir de reações de fusão nuclear em estrelas. Na verdade, o hélio foi descoberto primeiro durante o estudo de nossa própria estrela, o sol. O hélio é predominante no sol; é um elemento essencial e, portanto, importante para o mundo.
O hélio não foi descoberto até 18 de agosto de 1868. Um astrofísico francês chamado Pierre Jules Cesar Janssen usou um novo dispositivo astronômico chamado espectroscópio para observar os comprimentos de onda da luz. O espectroscópio exibia os espectros, ou comprimentos de onda de luz, como bandas de cores. Enquanto observava o sol eclipsado com um espectroscópio, Janssen encontrou um comprimento de onda na luz do sol que não correspondia a nenhum outro elemento ainda encontrado na Terra, na forma de um amarelo brilhante linha. Janssen percebeu que havia descoberto um novo elemento. Outro astrônomo, o inglês Norman Lockyer, também fez essa observação enquanto olhava o sol. Ambos observaram o elemento hélio, que Lockyer batizou com o nome da palavra grega para sol. Eventualmente, em 1882, o hélio foi de fato descoberto na Terra, na lava do Monte Vesúvio, quando o físico Luigi Palmieri encontrou o espectro amarelo brilhante enquanto analisava a lava. Mais tarde, William Ramsay conduziu experimentos que provaram que o hélio existia na Terra; ele descobriu que quando o elemento rádio decaía, ele produzia hélio. Per Teodor Cleve e Nils Abraham Langer iria, em 1895, deter o peso atômico do hélio.
O estudo do hélio ajuda os cientistas a compreender melhor não apenas a Terra, mas também os outros planetas. No sistema solar, os cientistas descobriram o hélio na atmosfera dos gigantescos planetas gasosos Júpiter e Saturno. Em Saturno, uma espécie de chuva de hélio, misturada com hidrogênio líquido, cai na atmosfera em um ambiente extremo de temperatura e pressão. Os cientistas acham que essa “chuva” de hélio cai no centro do planeta. Sua energia potencial gravitacional liberada pode ser o que faz Saturno brilhar tão intensamente, uma característica que confunde os cientistas há anos.
Com o tempo, os cientistas aprenderam mais sobre as propriedades do hélio. A descrição do hélio é que ele é incolor e inodoro, e mais leve que o ar. É por isso que os balões cheios de hélio flutuam, e o hélio não é muito solúvel em água. As qualidades inertes do elemento aparecem frequentemente na descrição do hélio. Considerado historicamente inerte quimicamente, tende a não reagir com outros elementos. O hélio não quer abrir mão de seus dois elétrons; ele permanece estável com sua camada de elétrons. Por causa disso, o hélio é classificado como um dos gases nobres, junto com o néon, argônio, radônio e outros gases nobres na tabela periódica.
Recentemente, os cientistas descobriram que o hélio não é completamente inerte, como se pensava. Ao descobrir cristais feitos de elementos hélio e sódio, os pesquisadores descobriram que o hélio pode se combinar com outros átomos embora não compartilhe seus elétrons - em outras palavras, ele se combina com outros átomos, mas não faz ligações químicas no processo. Em vez disso, ele protege os átomos carregados positivamente uns dos outros e neutraliza a força repelente que normalmente os separa. Sob extrema pressão, como pode estar no núcleo da Terra, o hélio e o hidrogênio se comprimem e formam compostos estáveis. Os cientistas podem descobrir aspectos mais fascinantes do elemento hélio, e se ele ainda será possível considerá-lo verdadeiramente inerte, ou se pode de fato formar compostos estáveis ao extremo ambientes.
Na atmosfera, o hélio está concentrado apenas em aproximadamente 1 parte em 200.000. Não é prático, econômico ou eficiente extrair hélio do ar; portanto, não é assim que as pessoas obtêm o hélio. Em vez disso, o hélio é produzido a partir do gás natural. Impurezas como água, sulfetos e dióxido de carbono devem primeiro ser removidos e, em seguida, o produto bruto resultante o hélio, que ainda contém outros elementos como argônio, néon, hidrogênio e nitrogênio, é purificado em alta pressões. Este produto bruto é então super-resfriado. Argônio e nitrogênio são liquefeitos e, eventualmente, o nitrogênio evapora. O hélio se separa do néon, nitrogênio e hidrogênio. A filtragem adicional com carvão ativado remove outros gases.
O hélio pode ser encontrado em alguns depósitos de gás natural em todo o mundo. Não está, no entanto, em todos os depósitos de gás natural. Nos Estados Unidos, o hélio é extraído de poços em Kansas, Oklahoma e Texas. Só o Texas abriga a Reserva Federal de Hélio, o principal suprimento para os EUA. No entanto, esse suprimento está diminuindo com o tempo. Um grande depósito de hélio também existe na Tanzânia. Existem agora apenas 14 fábricas no mundo que refinam hélio. O hélio também é encontrado em minerais radioativos em decomposição. É feito naturalmente do bombardeio cósmico e de raios-x de berílio e lítio.
A redução da oferta de hélio tornou-se um grande problema. A dependência do hélio na tecnologia moderna aumentou e, como resultado, o fornecimento diminuiu. Os cientistas estão trabalhando para tornar a produção de hélio mais eficiente e sustentável. Métodos novos, como reciclar e liquefazer o hélio, podem funcionar em pequena escala, o que pode ajudar os pesquisadores. Isso pode ajudar a reduzir o custo do hélio à medida que seu suprimento diminui.
A descoberta do hélio levou a muitas inovações importantes. Eventualmente, muitos usos de hélio surgiriam. Na vida moderna, a importância do hélio é vasta nos domínios da tecnologia, medicina e pesquisa.
Para que é usado o hélio?
O hélio tem muitos usos. Claro, é usado para encher balões de festa que fazem as delícias de crianças e adultos em todo o mundo. O hélio substituiu o hidrogênio em aeronaves, depois que o hidrogênio foi considerado altamente reativo. O hélio é usado na medicina, pesquisa científica, soldagem a arco, refrigeração, gás para aeronaves, refrigerante para reatores nucleares, pesquisa criogênica e detecção de vazamentos de gás. É usado por suas propriedades de resfriamento devido ao seu ponto de ebulição ser próximo ao zero absoluto. Isso o torna atraente para uso em supercondutores. O hélio também é usado para pressurizar foguetes e outras espaçonaves. Também é usado como agente de transferência de calor.
Na medicina, às vezes o hélio é usado para ajudar pacientes com problemas pulmonares, como vias aéreas obstruídas, asma e DPOC. O hélio permite uma melhor penetração do gás nos alvéolos distais dos pulmões, por isso é usado para ventilação pulmonar quando clinicamente necessário. O hélio também é usado para testes de função pulmonar. O hélio também é usado em algumas cirurgias laparoscópicas em vez do monóxido de carbono. Hélio às vezes é usado como um rótulo para imagens. Às vezes, o hélio é usado para cirurgia de coração aberto, misturado com oxigênio e usado como uma névoa para os pulmões. O hélio também é usado para resfriar os ímãs supercondutores em aparelhos de ressonância magnética. Monitores de radiação também usam hélio.
Você sabia que o hélio é importante para os mergulhadores? O hélio substitui o nitrogênio nas misturas de gases de mergulho, para que os mergulhadores possam ir mais fundo na água sem efeitos negativos no sistema nervoso central. Sem essa mistura, os mergulhadores podem sofrer os efeitos da pressão com a condição chamada de "curvas".
Existem numerosos usos científicos do hélio. O Large Hadron Collider usa hélio para fins de resfriamento. O hélio foi usado para descobrir o bóson de Higgs, um grande avanço na física. É usado em espectrômetros de ressonância magnética nuclear. Os supercondutores só podem funcionar se estiverem rodeados pelo frio extremo do hélio, e o hélio tem sido usado na indústria espacial para resfriar instrumentos de satélite e refrigerante de combustível para espaçonaves. Os meteorologistas usam balões meteorológicos cheios de hélio para observações meteorológicas. Microscópios eletrônicos de varredura às vezes usam hélio para melhor resolução de imagem.
O hélio também desempenha um papel importante na segurança veicular. É usado para encher os airbags em caso de colisão de um veículo.
O hélio é armazenado e transportado na forma líquida e é extremamente frio. Sua falta de reatividade o torna ideal para ambientes protetores. Nunca manuseie o hélio diretamente. É tão incrivelmente frio que pode causar congelamento perigoso.
Onde o hélio é encontrado na vida cotidiana?
Você pode encontrar o hélio usado na vida cotidiana em várias formas. É utilizado como agente de elevação, em balões de festa, em misturas de mergulho e em fibras ópticas. Os soldadores usam hélio para soldar arcos na construção. Médicos e cirurgiões usam hélio para ajudar pacientes em procedimentos pulmonares e cardíacos. Quando você visita uma mercearia e suas compras são escaneadas, você provavelmente está observando lasers de hélio-néon. Se você já viu um dirigível navegando no alto, pode ter certeza de que ele é sustentado pelo hélio. Veja se consegue identificar o uso de hélio na vida cotidiana no decorrer do dia.
O hélio é um gás explosivo?
O hélio não é um gás explosivo. É classificado como não combustível, o que significa que o hélio não pode queimar. É extremamente frio na forma líquida, tão frio que congela outros gases. No entanto, se o seu recipiente for exposto ao calor, o próprio recipiente pode estourar. O hélio liquefeito pode ferver violentamente quando colocado na água, e isso pode levar a uma grande pressão dentro dos recipientes, aumentando o risco de os recipientes explodirem com a pressão. Mas sozinho, o hélio não explodirá.
Quais são as consequências da inalação de hélio?
Você pode ter ouvido o som engraçado de alguém respirando um pouco de hélio de um balão. Respirar hélio muda o tom da voz humana, tornando-a muito mais alta, estridente e caricatural. O problema de fazer isso é que, quando você respira hélio de um balão, não está respirando ar. Os corpos humanos precisam respirar ar para funcionar corretamente e obter oxigênio onde é necessário no cérebro e no corpo. Até mesmo respirar uma pequena quantidade de hélio pode causar tontura. Mas também pode causar perda de consciência e sufocar. A respiração contínua de hélio pode até levar à morte por anoxia, o que significa falta de oxigênio do corpo.