Cel de-al doilea element din tabelul periodic este heliul, He, cu numărul atomic 2. Toți atomii de heliu au în nucleu 2 protoni și 2 electroni. Există doi izotopi ai heliului, dintre carecare conține 2 neutroni în nucleu este de departe cel predominant, cu un număr mult mai mic de izotopi mai ușori,
care are 2 protoni și 1 neutron în nucleu și un număr de masă de 3.
Heliul este un gaz nobil, ceea ce înseamnă că există doar sub formă de atomi ai elementelor care nu sunt niciodată legați de alți atomi. Figura 3.3 este o reprezentare a atomului de heliu care arată cei 2 electroni ai săi. Simbolul Lewis al heliului este pur și simplu He cu 2 puncte. Acest lucru arată o caracteristică foarte importantă a atomilor. Pe măsură ce electronii sunt adăugați la atomi cu număr atomic în creștere, aceștia sunt adăugați la diferite niveluri cunoscute sub numele de învelișuri electronice. Un singur electron din hidrogen, H, intră în prima cochilie electronică, cea cu cea mai mică energie posibilă. Cel de-al doilea electron adăugat pentru a forma atomul de heliu intră, de asemenea, în primul înveliș electronic. Această cochilie electronică cea mai joasă poate conține un maxim de numai 2 electroni, astfel încât heliul are o cochilie electronică plină. Atomii cu învelișuri de electroni pline nu au tendința de a pierde, câștiga sau împărți electroni și, prin urmare, nu sunt implicați cu alți atomi prin legături chimice. Astfel de atomi există singuri în faza gazoasă, iar elementele care îi compun se numesc gaze nobile. Heliul este primul dintre gazele nobile.
Gazul heliu are o densitate foarte mică, de numai 0,164 g/L la 25˚C și o presiune de 1 atm. Heliu elementar este a doua cea mai puțin densă substanță, alături de hidrogenul gazos. Această caracteristică a densității scăzute este cea care face ca heliul să fie atât de util în baloane, inclusiv în baloanele meteorologice, care pot rămâne în aer zile întregi, atingând altitudini foarte mari.
Heliul este pompat din sol cu ajutorul unor surse de gaz natural, dintre care unele conțin până la 10% heliu în volum. Heliul a fost observat pentru prima dată în soare prin lungimile de undă specifice ale luminii emise de atomii fierbinți de heliu. Sursele subterane de heliu au fost descoperite de către sondorii care căutau gaze naturale în sud-vestul Kansas-ului, care au încercat să aprindă gazul dintr-o nouă sondă și au fost dezamăgiți să constate că acesta nu ardea, deoarece era practic heliu pur!
Nu este reactiv din punct de vedere chimic, heliul nu are utilizări chimice, cu excepția asigurării unei atmosfere inerte din punct de vedere chimic. Un gaz netoxic, inodor, insipid, insipid și incolor, heliul este utilizat datorită proprietăților sale fizice unice. Aplicațiile în baloane meteorologice și dirijabile au fost menționate anterior. Datorită solubilității sale scăzute în sânge, heliul este amestecat cu oxigen pentru a fi respirat de către scafandrii de mare adâncime și de către persoanele cu anumite afecțiuni respiratorii. Utilizarea heliului de către scafandri evită afecțiunea foarte dureroasă numită „the bends”, cauzată de bulele de azot care se formează din azotul gazos dizolvat în sânge.
Cea mai mare utilizare a heliului este ca lichid super-rece, care fierbe la o temperatură de numai 4,2 K peste zero absolut (-269˚C), în special în știința în creștere a criogeniei, care se ocupă cu temperaturi foarte scăzute. Unele metale sunt supraconductoare la astfel de temperaturi, astfel încât heliul este utilizat pentru a răci electromagneții, permițând unor magneți relativ mici să dezvolte câmpuri magnetice foarte puternice. Astfel de magneți sunt componente ale instrumentului chimic foarte util cunoscut sub numele de rezonanță magnetică nucleară (RMN). Același tip de instrument modificat pentru aplicații clinice și numit RMN este folosit ca instrument de diagnostic medical pentru scanarea secțiunilor corpului pentru a găsi urme de tumori și alte boli.
Hidrogenul vrea să fie ca heliul
Examinarea simbolului Lewis al heliului (dreapta, Figura 3.3) și a formulei Lewis a hidrogenului elementar, H2, (figura 3.1) arată că fiecare dintre cei doi atomi de hidrogen din molecula H2 poate pretinde la 2 electroni și astfel ajunge să semene cu atomul de heliu. Reamintim că heliul este un gaz nobil care este foarte mulțumit de cei 2 electroni ai săi. Fiecare dintre atomii de H din H2 este mulțumit cu 2 electroni, deși aceștia sunt împărțiți. Acest lucru indică o regulă de bază a legăturii chimice conform căreia atomii unui element tind să dobândească aceeași configurație electronică cu cea a celui mai apropiat gaz nobil. În acest caz, hidrogenul, care se află chiar înaintea heliului în tabelul periodic, capătă configurația de gaz nobil a heliului prin partajarea electronilor.
.
Lasă un răspuns