Curiosidades > Gás Hélio
Autor: Lord Rafael | Publicado: 2013-08-20T14:31:00-07:00










O hélio é um elemento químico de símbolo He e que possui massa atômica igual a 4u, apresentando número atômico 2 (2 prótons e 2 elétrons). À temperatura ambiente, o hélio encontra-se no estado gasoso. Apesar da sua configuração eletrônica ser 1s2, o hélio não figura na tabela periódica dos elementos junto com o hidrogênio no bloco s, está colocado no grupo 18 ( VIIIA ou 0 ) do bloco p, já que apresenta nível de energia completo, apresentando as propriedades de um gás nobre, ou seja, é inerte (não reage) como os demais elementos.



É um gás monoatômico,&nbsp;incolor&nbsp;e inodoro. O hélio tem o menor ponto de evaporação de todos os elementos químicos, e só pode ser solidificado sob pressões muito grandes. É o segundo elemento químico em abundância no&nbsp;universo, atrás do hidrogênio,&nbsp;mas na&nbsp;atmosfera&nbsp;terrestre encontram-se apenas traços, provenientes da&nbsp;desintegração&nbsp;de alguns elementos. Em alguns depósitos naturais de gás é encontrado em quantidade suficiente para a sua exploração; usado para o enchimento de&nbsp;balões&nbsp;e&nbsp;dirigíveis, como líquido refrigerante de materiais supercondutores criogênicos e como gás engarrafado utilizado em mergulhos de grande profundidade.



Nas&nbsp;Condições Normais de Temperatura e Pressão&nbsp;o hélio é um&nbsp;gás&nbsp;monoatômico, tornando-se líquido somente em condições extremas (de alta pressão e baixa temperatura).



Tem o ponto de solidificação mais baixo de todos os elementos químicos, sendo o único líquido que não pode solidificar-se baixando a temperatura, já que permanece no estado líquido no&nbsp;zero absoluto&nbsp;à pressão normal. De resto, sua&nbsp;temperatura crítica&nbsp;é de apenas 5,19&nbsp;K. Os isótopos&nbsp;3He e&nbsp;4He são os únicos em que é possível, aumentando a pressão, reduzir o volume mais de 30%. O calor específico do gás hélio é muito elevado, de vapor muito denso, expandindo-se rapidamente quando é aquecido a temperatura ambiente.



O hélio sólido só existe a pressões da ordem de 100 MPa&nbsp;a 15 K (-248,15&nbsp;°C). Aproximadamente a essa temperatura, o hélio sofre uma transformação cristalina, de&nbsp;estrutura cúbica&nbsp;a estrutura hexagonal compacta; em condições mais extremas, ocorre uma nova mudança, empacotando os átomos numa estrutura cúbica centrada. Todos estes empacotamentos tem energias e densidades semelhantes, debitando-se as mudanças à maneira como os átomos interagem.



O hélio é mais leve que o ar, isto é, a&nbsp;densidade&nbsp;do hélio é menor que a densidade do ar, diferenciando-se do&nbsp;hidrogênio&nbsp;por não ser inflamável, entretanto, apresenta poder ascensional 8% menor. Por este motivo, e por ser um gás inerte, é utilizado em dirigíveis e balões com fins recreativos, publicitários, reconhecimento de terrenos, filmagens aéreas e para investigações das condições atmosféricas. As maiores reservas de Hélio encontram-se nos&nbsp;Estados Unidos. Estas reservas são estratégicas e controladas pelo governo norte-americano. Não estão disponíveis para venda em grande quantidades.



Além das citadas o hélio tem outras aplicações, como:


A mistura&nbsp;hélio-oxigênio&nbsp;é usada para mergulhos a grande profundidade, já que é inerte e menos solúvel no&nbsp;sangue&nbsp;que o&nbsp;nitrogênio&nbsp;e se difunde 2,5 vezes mais depressa, reduzindo o tempo necessário para a descompressão, apesar de iniciar-se em maior profundidade elimina o risco de narcose por nitrogênio (embriaguez de profundidades).
A mistura&nbsp;hélio-oxigênio&nbsp;(Heliox)também é usada no tratamento de Asma Grave, Bronquiolite e Laringotraqueite em crianças e DPOC em adultos nas proporções 70% Helio e 30% Oxigênio ou 80% Helio e 20% Oxigênio. Devido a sua baixa densidade e alta viscosidade em comparação ao ar ambiente e oxigênio, o hélio promove uma alteração do fluxo turbulento em laminar nas vias aéreas inferiores, reduzindo o trabalho respiratório do paciente. Além disso, promove melhor transporte de drogas inalatórias usadas no tratamento dessas doenças.
Devido ao seu baixo ponto de liquefação e evaporação pode ser usado como refrigerante a temperaturas extremadamente baixas em imãs&nbsp;supercondutores&nbsp;e na investigação&nbsp;criogênica&nbsp;a temperaturas próximas do&nbsp;zero absoluto.
Em&nbsp;cromatografia de gases&nbsp;é usado como gás transportador inerte.
A atmosfera inerte de hélio é empregada na&nbsp;soldadura por arco&nbsp;e na fabricação de cristais de&nbsp;silício&nbsp;e&nbsp;germânio, assim como para pressurizar combustíveis líquidos de&nbsp;foguetes.
Em&nbsp;túneis de vento&nbsp;supersônicos.
Como agente refrigerante em&nbsp;reatores nucleares.
O hélio líquido encontra cada vez maior uso em aplicações médicas de imagem por&nbsp;ressonância magnética&nbsp;(RMI).
Em circuitos frigoríficos e ou tubulações em geral normalmente a uma pressão de 6 bar, se emprega como um gás para revelar micros vazamentos que possam ocorrer na montagem de um circuito ou tubulações em geral.



Com o auxilio de espectrômetro de massa, aproxima-se no pontos de solda ou conexões, revelando assim vazamentos de até a equivalência de 2 gramas/ano, assegurando uma vida util maior para os produtos a serem testados.



O hélio foi descoberto de forma independente pelo francês&nbsp;Pierre Janssen&nbsp;e pelo inglês&nbsp;Norman Lockyer, em 1868, ao analisarem o&nbsp;espectro&nbsp;da luz solar durante um&nbsp;eclipse solar&nbsp;ocorrido naquele ano, encontrando uma linha de emissão de um elemento desconhecido.&nbsp;Edward Frankland&nbsp;confirmou os resultados de Janssen e propôs o nome&nbsp;helium&nbsp;para o novo elemento, em honra ao&nbsp;deus grego&nbsp;do sol (Hélio) com o sufixo&nbsp;-ium, já que se esperava que o novo elemento fosse&nbsp;metálico.



Em 1895&nbsp;Sir&nbsp;William Ramsay&nbsp;isolou o hélio, descobrindo que não era metálico, entretanto o nome original foi conservado. Os químicos suecos&nbsp;Abraham Langlet&nbsp;e&nbsp;Per Teodor Cleve&nbsp;conseguiram também, na mesma época, isolar o elemento.



Em 1907&nbsp;Ernest Rutherford&nbsp;e&nbsp;Thomas Royds&nbsp;demonstraram que as&nbsp;partículas alfa&nbsp;são núcleos de hélio.



Em 1908 o físico holandês&nbsp;Heike Kamerlingh Onnes&nbsp;produziu hélio líquido esfriando o gás até 0,9&nbsp;K, o que lhe rendeu o&nbsp;prêmio Nobel. Em 1926 seu discípulo&nbsp;Willem Hendrik Keesom&nbsp;conseguiu pela primeira vez solidificar o hélio.



O hélio é o segundo elemento mais abundante do&nbsp;universo, atrás apenas do&nbsp;hidrogênio, constituindo em torno de 20% da matéria das&nbsp;estrelas, em cujo processo de&nbsp;fusão nuclear&nbsp;desempenha um importante papel. A abundância do hélio não pode ser explicada pela formação das estrelas. Ainda que seja consistente com o modelo do&nbsp;Big bang, acredita-se que a maior parte do hélio existente se formou nos três primeiros minutos do universo.



Na atmosfera terrestre existe na ordem de 5&nbsp;ppm&nbsp;e é encontrado também como&nbsp;produto de desintegração&nbsp;em diversos&nbsp;minerais&nbsp;radioativos&nbsp;de&nbsp;urânio&nbsp;e&nbsp;tório. Além disso, está presente em algumas águas minerais, em gases vulcânicos, principalmente nos vulcões de lama e em certas acumulações comerciais de&nbsp;gás natural&nbsp;e como nos&nbsp;Estados Unidos,&nbsp;Rússia,&nbsp;Argélia,&nbsp;Qatar,&nbsp;Canadá&nbsp;e&nbsp;China&nbsp;de onde provém a maioria do hélio comercial, associado ao gás metano. Devido a sua baixa densidade, o hélio é um importante gás que conduz hidrocarbonetos no processo de migração. Áreas sismogênicas podem apresentar emanações de hélio e radônio.



Pode-se sintetizar o hélio bombardeando núcleos de&nbsp;lítio&nbsp;ou&nbsp;boro&nbsp;com&nbsp;prótons&nbsp;a alta velocidade.



Dado que o hélio é um&nbsp;gás nobre, praticamente não participa de&nbsp;reações químicas, ainda que sob a influência de descargas elétricas ou bombardeado com&nbsp;elétrons&nbsp;forme compostos com o&nbsp;wolfrâmio.



O&nbsp;isótopo&nbsp;mais comum do hélio é o&nbsp;4He, cujo&nbsp;núcleo&nbsp;está constituído por dois&nbsp;prótons&nbsp;e dois&nbsp;nêutrons. Sua excepcional estabilidade nuclear se deve ao fato de que tem um&nbsp;número mágico&nbsp;de&nbsp;núcleons, isto é , uma quantidade que se distribui em níveis completos (de modo análogo como se distribuem os&nbsp;elétrons&nbsp;nos&nbsp;orbitais). Numerosos núcleos pesados se desintegram emitindo um núcleo de&nbsp;4He; este processo, que se denomina&nbsp;desintegração alfa&nbsp;- por isso o núcleo emitido se chama&nbsp;partícula alfa&nbsp;- é a origem da maioria do hélio terrestre.



O hélio tem um segundo isótopo, o&nbsp;3He, além de outros mais pesados que são&nbsp;radioativos. O hélio-3 é praticamente inexistente na terra, dado que a desintegração alfa produz exclusivamente núcleos de hélio-4 e tanto estes como o hélio atmosférico escapam ao espaço em períodos geológicos relativamente curtos. O hélio-3 pode ocorrer associado com depósitos de hidrocarbonetos (gás natural, petróleo) cuja origem é oriunda do manto da terra.



Ambos isótopos foram produzidos durante o&nbsp;Big bang&nbsp;em quantidades significativas, e continuam sendo produzidos mediante a fusão do hidrogênio nas&nbsp;estrelas.




Hélio 3 é um isótopo de hélio pouco comum na Terra. Ele é muito abundante na Lua, devido aos ventos solares que acumularam hélio 3 por milhares de anos.



Hélio 4 é&nbsp;o isótopo mais encontrado na Terra, sendo o mais estável entre todos os isótopos de hélio.



O&nbsp;hélio&nbsp;líquido (hélio-4) se&nbsp;encontra&nbsp;em duas formas distintas: hélio-4 I e hélio-4 II, entre os quais ocorre uma brusca transição a 2.1768 K (ponto lambda). O He-I, acima dessa temperatura é um líquido normal, porém o He-II abaixo dessa temperatura, não se parece a nenhuma outra substância, converte-se num&nbsp;superfluido&nbsp;cujas características incomuns se devem a&nbsp;efeitos quânticos, um dos primeiros casos que se tem observado em escala macroscópica.



O hélio-II tem uma&nbsp;viscosidade&nbsp;nula, fluindo com facilidade através de finíssimos capilares através dos quais o hélio-I não consegue fluir, e tem, além disso, uma condutibilidade térmica muito maior que qualquer outra substância.



Os estoques de gás hélio de 5 a 10&nbsp;K&nbsp;devem ser armazenados como líquido devido ao grande incremento de pressão que se produz ao aquecer o gás a temperatura ambiente.



Quando aspirado, o hélio distorce a voz(343m/s). Deve-se tomar cuidado ao fazer isso, o gás hélio&nbsp;pode provocar sufocamento por supressão de oxigênio.