Heliul - masa atomica, compusi, efecte biologice

Heliu -ul este elementul chimic monoatomic, inert, incolor, inodor si insipid, non-toxic, reprezentat prin zimbolul chimic He. Heliu-ul este primul element din grupa gazelor nobile, din tabelul periodic.

Masa atomica este 2.

Punctele de fierbere si topire ale heliu-ului sunt printre cele mai mici (-268,6 C/-272 C).

Cel mai adeseea, se gaseste sub forms de gaz.

Conditiile extreme sunt necesare pentru a forma cantitati mici de heliu, instabile la temperatura si presiune standard.

Al doilea izotop al sau, rar, stabil este Heliu-III. Heliu- IV - lichid, prezinta doua faze fluide : He I si He II , cu o importanta deosebita pentru cercetatorii care studiaza mecanica cuantica (mai exact fenomenul superfluiditatii ) si celor care studiaza efectele temperaturilor apropiate de 0 ° asupra materiei ( precum superconductibilitatea).

Dupa hidrogen, este cel mai abundent si usor element din univers ; se presupune ca este unul din elementele create in Big-Bang. In prezent, heliu-ul se creeaza ca rezultat al fuziunii nucleare a hidrogenului in stele. Pe Pamant, este creat prin putrezirea radioactiva a elementelor foarte grele. Imediat dupa creere, o partea a sa este inglobata in gazele naturale, in concentratie de volum de pana la 7 %.  Se extrage din gazele naturale la temperatura scazuta. Intr-un proces de separare numit distilare fractionata.

In 1868, astronomul francez Pierre Janssen a remarcat heliu-ul, ca fiind o linie galbena, observata sn lumina unei eclipse solare. De atunci, mari rezerve de Heliu au fost gasite in gazele de pe domeniile Statelor Unite ale Americii(U. S.)- de altfel, cel mai important furnizor de gaze naturale la ora actuala.

Este utilizat in criogenie, in sistemele de respiratie sub apa, pentru a raci magnetii superconductibili, pentru a umfla baloane, pentru a facilita ridicarea in aeronave, si ca gaz protector cu multiplce utilizari in industrie . Este folosit de asemenea, in scopuri mai putin serioase,  pentru a schimbarea temporara a timbrului si calitatii vocii, prin inhalarea unui volum redus de gaz.

Compusi

Heliul este chimic nereactiv in conditii normale datorita valentei lui care este zero. Este un izolator electric daca nu este ionizat. La fel ca celelate gaze nobile, heliul are nivele de energie metastabile care permit sa ramana ionizat intr-o descarcare electrica cu un voltaj sub potentialul de ionizare. Heliul poate forma componente instabile cu iodul, fluorul, sulful si fosforul cand este supus unui descarcari luminoase electrice, prin bombardamentul de electroni.

Heliul a fost pus inauntrul moleculelor de carbon prin incalzirea sub presiune mare a gazului. Moleculele neutre formate sunt stabile pana la temperaturi inalte. Cand derivatii chimici ai acestora se formeaza, heliul ramane inauntru. Daca este folosit heliu-3, se observa cu usurinta prin spectroscopia NMR. Aceste substante se potrivesc definitiei de "compus" in cartea chimiei si a fizicii. Acestia sunt primii compusi de heliu neutri stabili care se vor forma.

Efecte biologice

Vocea unei persoane care a inhalat heliu temporar (acest lucru ar trebui facut cu grija) suna pitigaiata. Aceasta este pentru ca viteza sunetului prin heliu este aproape de trei ori mai mare decat viteza sunetului in aer. Deoarece frecventa fundamentala a unei cavitati in care se afla gaz este proportionala cu viteza sunetului in gaz, cand heliul este inhalat se va produce o crestere proportionala a frecventelor rezonante a corzilor vocale (efectul opus, scaderea frecventei, poate fi obtinut prin inhalarea hexaflorurii de sulf).

Inhaland heliu, de exemplu pentru a produce efectul vocal, poate fi periculor daca se realizeaza in exces atata timp cat heliul este un simplu asfixiant, pentru ca inlocuieste oxogenul necesar respirarii. Moartea prin asfixiere va surveni in cateva minute daca heliul pur este inhalat in mod continuu. La mamifere (cu exceptia notabila a focilor si a multor animale de vizuina) reflexul de respiratie este oprit mai ales de excesul de dioxid de carbon decat de lipsa de oxigen, asadar asfixierea prin heliu progreseaza fara ca victima sa simta nevoia de aer. Inhalarea heliului direct din cilindrele cu presiune este extrem de periculoasa pentru ca "rata" mare de curgere poate rezulta in barotrauma (dauna fizica asupra tesuturilor corpului cauzata de diferenta de presiune dintre un spatiu cu aer inauntrul sau inafara corpului si inconjurat de un gaz sau lichid), distrugand in mod fatal tesutul plamanilor.

Heliul neutru la conditii standard nu este toxic, nu joaca nici un rol biologic si se gaseste in in sangele uman. La presiune inalta, un amestec de heliu si oxigen poate duce la sindromul nervos de mare presiune ("high pressure nervous syndrome"); totusi, marirea proportiilor de nitrogen poate reduce aceasta problema.

Recipientele de heliu in stare gazoasa la 5 pana la 10 K ar trebui pastrate ca si cum ar contine heliu lichid datorita rapidei expansiunii termice care se produce cand heliul gazos la mai putin de 10 K este incalzit la temperatura camerei.