Heliul este un element cunoscut sub numele de gaz nobil. Este incolor și inodor și este răspândit în tot universul. S-ar putea să știți despre heliu din baloanele de heliu, care plutesc. Cu toate acestea, elementul heliu are mult mai multe utilizări decât baloanele de petrecere. Este, de asemenea, utilizat în airbag-uri auto, echipamente de înaltă tehnologie, dispozitive medicale și aeronave. Heliul continuă să fie o componentă majoră a vieții moderne, chiar dacă nu o puteți vedea direct.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
Heliul este al doilea cel mai abundent element din univers. Deși nu îl puteți vedea sau mirosi, heliul are multe funcții de zi cu zi, în tehnologie, medicină și chiar în mașini.
De ce este heliul important pentru lume?
Pentru a înțelege importanța heliului pentru lume, ajută să aflați mai multe despre proprietățile elementului. În plus, este crucial să aflăm despre istoria sa și despre modul în care problemele sale de aprovizionare se încadrează în aspecte ale vieții moderne.
Heliul este un element care există sub formă de gaz. Simbolul său atomic este „El”, iar numărul său atomic este 2 pe tabelul periodic. Punctul de topire al heliului este cel mai mic dintre toate elementele, iar punctul său de fierbere este de -452 grade Fahrenheit. Numai heliul poate rămâne lichid chiar dacă temperatura acestuia este scăzută. Se va solidifica numai la presiune extremă. Aceste proprietăți fac heliul indispensabil pentru anumite tehnologii mai noi, cum ar fi materialele supraconductoare.
Elementul heliu este al doilea după hidrogen în abundența sa în univers. Heliul există în fiecare stea și este cel mai abundent în cele mai fierbinți stele. Este produs din reacțiile de fuziune nucleară din stele. De fapt, heliul a fost descoperit mai întâi în timpul studierii propriei noastre stele, soarele. Heliul este predominant la soare; este un element esențial și, prin urmare, important pentru lume.
Heliul nu a fost descoperit decât la 18 august 1868. Un astrofizician francez pe nume Pierre Jules Cesar Janssen a folosit un nou dispozitiv astronomic numit spectroscop pentru a observa lungimile de undă ale luminii. Spectroscopul afișa spectrele sau lungimile de undă ale luminii, ca benzi de culoare. În timp ce observa soarele eclipsat cu un spectroscop, Janssen a găsit o lungime de undă în lumina soarelui care nu corespundea niciunui alt element găsit încă pe Pământ, sub forma unui galben strălucitor linia. Janssen și-a dat seama că a descoperit un element nou. Un alt astronom, englezul Norman Lockyer, a făcut de asemenea această observație în timp ce privea soarele. Amândoi observaseră elementul heliu, pe care Lockyer îl numea după cuvântul grecesc pentru soare. În cele din urmă, în 1882, heliul a fost de fapt descoperit pe Pământ, în lava Muntelui Vezuviu, când fizicianul Luigi Palmieri a găsit spectrele galbene strălucitoare în timp ce acesta a analizat lava. Mai târziu, William Ramsay a efectuat experimente care au dovedit că heliul există pe Pământ; el a descoperit că atunci când elementul radiu a decăzut, acesta produce heliu. Per Teodor Cleve și Nils Abraham Langer ar descuraja, în 1895, greutatea atomică a heliului.
Studierea heliului îi ajută pe oamenii de știință să înțeleagă mai bine nu numai Pământul, ci și celelalte planete. În sistemul solar, oamenii de știință au descoperit heliu în atmosfera planetelor gigantice de gaz Jupiter și Saturn. Pe Saturn, un fel de ploaie de heliu, amestecat cu hidrogen lichid, cade în atmosferă într-un mediu extrem de temperatură și presiune. Oamenii de știință cred că această „ploaie” de heliu cade în miezul planetei. Energia sa potențială gravitațională dezlănțuită poate fi ceea ce face ca Saturn să strălucească atât de puternic, o caracteristică care i-a nedumerit pe oameni de știință de ani de zile.
În timp, oamenii de știință au aflat mai multe despre proprietățile heliului. Descrierea heliului este că este incolor și inodor și mai ușor decât aerul. Acesta este motivul pentru care plutesc baloane umplute cu heliu, iar heliul nu este foarte solubil în apă. Calitățile inerte ale elementului apar adesea în descrierea heliului. Considerat istoric chimic inert, tinde să nu reacționeze cu alte elemente. Heliul nu vrea să renunțe la cei doi electroni ai săi; rămâne stabil cu coaja sa de electroni. Din această cauză, heliul este clasificat ca unul dintre gazele nobile, alături de neon, argon, radon și alte gaze nobile de pe tabelul periodic.
Recent, oamenii de știință au descoperit că heliul nu este complet inert, așa cum se credea odinioară. La descoperirea cristalelor realizate din elementele heliu și sodiu, cercetătorii au descoperit că heliul se poate combina cu alți atomi în timp ce nu își împarte electronii - cu alte cuvinte, se combină cu alți atomi, dar nu creează legături chimice în acest proces. În schimb, protejează atomii încărcați pozitiv unul de celălalt și combate forța respingătoare care îi împinge în mod normal. La presiune extremă, cum ar fi în centrul Pământului, heliul și hidrogenul se comprimă și formează compuși stabili. Oamenii de știință ar putea descoperi aspecte mai fascinante ale elementului heliu și dacă acesta va fi în continuare este posibil să-l considerăm cu adevărat inert sau dacă poate forma într-adevăr compuși stabili în extrem medii.
În atmosferă, heliul este concentrat doar în aproximativ 1 parte din 200.000. Nu este practic, rentabil sau eficient extragerea heliului din aer, deci nu astfel se obține heliul. În schimb, heliul este produs din gaze naturale. Impuritățile precum apa, sulfurile și dioxidul de carbon trebuie mai întâi îndepărtate, apoi brutul rezultat heliul, care conține încă alte elemente precum argon, neon, hidrogen și azot, este purificat la mare presiuni. Acest brut este apoi super-răcit. Argonul și azotul sunt lichefiate și, în cele din urmă, azotul se evaporă. Heliul se separă de neon, azot și hidrogen. Filtrarea suplimentară cu cărbune activ elimină alte gaze.
Heliul poate fi găsit în unele zăcăminte de gaze naturale din întreaga lume. Cu toate acestea, nu se află în fiecare zăcământ de gaze naturale. În Statele Unite, heliul este extras din puțurile din Kansas, Oklahoma și Texas. Numai Texasul găzduiește Rezerva Federală de Heliu, principala aprovizionare pentru SUA. Această aprovizionare este totuși în scădere în timp. Un depozit mare de heliu există și în Tanzania. Acum există doar 14 plante în lume care rafinează heliul. Heliul se găsește și în mineralele radioactive în descompunere. Este realizat în mod natural din bombardarea cosmică și cu raze X a beriliului și litiului.
Scăderea cantității de heliu a devenit o problemă majoră. Dependența de heliu în tehnologia modernă a crescut și, ca urmare, oferta a scăzut. Oamenii de știință lucrează pentru a face producția de heliu mai eficientă și mai durabilă. Metode noi, cum ar fi reciclarea și re-lichefierea heliului, ar putea funcționa la scară mică, care poate ajuta cercetătorii. Acest lucru poate ajuta la reducerea costului heliului pe măsură ce scade cantitatea de heliu.
Descoperirea heliului a dus la multe inovații mari. În cele din urmă, ar apărea multe utilizări ale heliului. În viața modernă, importanța heliului este vastă în domeniile tehnologiei, medicinei și cercetării.
Pentru ce se folosește heliul?
Există multe utilizări ale heliului. Desigur, este folosit pentru a umple baloane de petrecere care încântă copiii și adulții din întreaga lume. Heliul a înlocuit hidrogenul în dirijabile, după ce s-a constatat că hidrogenul este foarte reactiv. Heliul este utilizat pentru medicină, cercetare științifică, sudare cu arc, refrigerare, gaz pentru aeronave, agent de răcire pentru reactoare nucleare, cercetare criogenică și detectarea scurgerilor de gaz. Se folosește pentru proprietățile sale de răcire, deoarece punctul său de fierbere este aproape de zero absolut. Acest lucru îl face atractiv pentru utilizare în superconductori. Heliul este, de asemenea, utilizat pentru presurizarea rachetelor și a altor nave spațiale. Este, de asemenea, utilizat ca agent de transfer de căldură.
În medicină, uneori heliul este utilizat pentru a ajuta pacienții cu probleme pulmonare, cum ar fi căile respiratorii obstruate, astmul și BPOC. Heliul permite o penetrare mai bună a gazelor către alveolele distale din plămâni, deci este utilizat pentru ventilația pulmonară atunci când este necesar din punct de vedere medical. Heliul este, de asemenea, utilizat pentru testarea funcției pulmonare. Heliul este, de asemenea, utilizat în unele operații laparoscopice în loc de monoxid de carbon. Heliul este uneori folosit ca etichetă pentru imagistică. Uneori heliul este folosit pentru chirurgia cu inima deschisă, amestecat cu oxigen și folosit ca ceață pentru plămâni. Heliul este, de asemenea, utilizat pentru răcirea magneților supraconductori din scanerele RMN. Monitoarele de radiații folosesc și heliu.
Știați că heliul este important pentru scafandri? Heliul înlocuiește azotul în amestecurile de gaz pentru scufundări, astfel încât scafandrii pot intra mai adânc sub apă fără efecte negative asupra sistemului nervos central. Fără acest amestec, scafandrii ar putea suferi de efecte de presiune cu afecțiunea numită „coturile”.
Există numeroase utilizări științifice ale heliului. Large Hadron Collider folosește heliu în scopuri de răcire. Heliul a fost folosit pentru a descoperi bosonul Higgs, o descoperire majoră în fizică. Este utilizat în spectrometrele cu rezonanță magnetică nucleară. Superconductorii pot funcționa numai dacă sunt înconjurați de frigul extrem de heliu, iar heliul a fost utilizat în industria spațială pentru răcirea instrumentelor satelit și agent de răcire pentru combustibil pentru navele spațiale. Meteorologii folosesc baloane meteorologice umplute cu heliu pentru observații meteo. Microscoapele electronice de scanare folosesc uneori heliu pentru o rezoluție mai bună a imaginii.
Heliul joacă, de asemenea, un rol important în siguranța vehiculelor. Se folosește pentru a umple airbag-urile dacă un vehicul se prăbușește.
Heliul este depozitat și transportat sub formă lichidă și este extrem de rece. Lipsa sa de reactivitate îl face ideal pentru medii de protecție. Nu manipulați niciodată heliu direct. Este atât de incredibil de frig încât poate provoca degerături periculoase.
Unde se găsește heliul în viața de zi cu zi?
Puteți găsi heliu utilizat în viața de zi cu zi sub diferite forme. Este utilizat ca agent de ridicare, în baloane de petrecere, în amestecuri de scufundări și în fibre optice. Sudorii folosesc heliu pentru sudarea arcurilor în construcții. Medicii și chirurgii folosesc heliu pentru a ajuta pacienții cu proceduri pulmonare și cardiace. Când vizitați un magazin alimentar și alimentele dvs. sunt scanate, probabil că observați lasere cu heliu-neon. Dacă vedeți vreodată un blimp navigând deasupra capului, puteți fi sigur că este ținut în sus de heliu. Vedeți dacă puteți observa utilizarea heliului în viața de zi cu zi pe măsură ce vă petreceți ziua.
Heliul este un gaz exploziv?
Heliul nu este un gaz exploziv. Este clasificat ca necombustibil, ceea ce înseamnă că heliul nu poate arde. Este extrem de rece sub formă lichidă, atât de rece încât îngheață alte gaze. Cu toate acestea, dacă recipientul său este expus la căldură, containerul în sine poate exploda. Heliul lichefiat poate fierbe violent atunci când este plasat în apă și acest lucru poate duce la o presiune mare în interiorul recipientelor, crescând riscul ca recipientele să explodeze din presiune. Dar, pe cont propriu, heliul nu va exploda.
Care sunt consecințele inhalării heliului?
Este posibil să fi auzit sunetul plin de umor al cuiva care respira un pic de heliu dintr-un balon. Respirarea heliului schimbă tonul vocii umane, făcându-l mult mai înalt, scârțâit și desen animat. Problema cu acest lucru este că atunci când respiri heliu dintr-un balon, nu respiri aer. Corpurile umane trebuie să respire aer pentru a funcționa corect și pentru a obține oxigen acolo unde este necesar în creier și corp. Chiar și respirația unei cantități mici de heliu poate provoca amețeli. Dar poate provoca și pierderea cunoștinței și poate provoca sufocare. Respirația continuă a heliului poate duce chiar la moarte prin anoxie, ceea ce înseamnă o înfometare a oxigenului din corp.