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Superpoderes do hélio: por que esse gás é tão evasivo?
Na química, o hélio é conhecido como o menor e mais leve gás nobre, mas também é um dos elementos menos reativos. Devido a essas propriedades, o hélio era geralmente considerado improvável de formar compostos, pelo menos em condições normais. No entanto, à medida que a pesquisa científica se aprofunda, estamos gradualmente descobrindo o comportamento estranho e o potencial do hélio em ambientes extremos.
A primeira energia de ionização do hélio é tão alta quanto 24,57 eV, a mais alta entre todos os elementos. Isso dificulta que os átomos de hélio aceitem elétrons adicionais e formem compostos covalentes com outras substâncias.
O hélio tem uma estrutura única com uma camada eletrônica completa, o que o torna extremamente inativo em reações químicas. Sua afinidade eletrônica é próxima de zero e o raio da camada eletrônica externa é de apenas 0,29 Å, o que significa que os átomos de hélio quase não têm interação com outros átomos em circunstâncias normais.
Embora o hélio não forme ligações químicas com outros átomos, é possível formar moléculas por meio de forças de van der Waals em temperaturas extremamente baixas.
Embora o hélio seja quase ilusório devido ao seu baixo ponto de ebulição (4,2 K), pesquisadores descobriram maneiras de torná-lo quimicamente reativo. Quando alta pressão é aplicada, a repulsão entre átomos de hélio e outras substâncias pode ser superada, e eles têm a oportunidade de formar compostos sólidos. Por exemplo, o hélio pode formar um composto estável de hélio dissódico com sódio no interior da Terra ou de outros planetas.
Pesquisas sobre hélio mostraram que esse gás também pode reagir com outros gases, como nitrogênio, sob condições de alta pressão, para formar compostos de hélio-nitrogênio que existem nesse ambiente. Hélio também foi encontrado combinado com silício em certos minerais. Por exemplo, o hélio foi observado pela primeira vez em 2007 entrando na estrutura de silicato para formar silicato de hélio.
Sob alta pressão, o hélio pode penetrar certas estruturas de silicato, aumentando significativamente a resistência e a estabilidade do material.
Embora o hélio não forme compostos facilmente em temperatura e pressão normais, sua reatividade sob condições extremas atraiu ampla atenção na comunidade científica. Por exemplo, compostos de hélio e certos metais podem gradualmente formar sólidos com diferentes estruturas sob diferentes temperaturas e pressões. Por exemplo, átomos de hélio no fluoreto de cálcio e zircônio mudam sua estrutura conforme a temperatura muda, o que tem aplicações potenciais na ciência dos materiais.
Além de suas notáveis propriedades físicas, o fenômeno de encapsulamento de hélio também é uma importante direção de pesquisa. Por exemplo, o hélio pode formar complexos de inclusão com outras moléculas maiores, como perfluoroolefinas, e essas estruturas podem ser usadas no desenvolvimento de materiais de alto desempenho. De fato, cientistas criaram com sucesso clatratos de hélio polar sem qualquer ar, o que se tornará uma oportunidade sem precedentes no futuro design de materiais.
A alta inatividade do hélio pode ser o segredo de sua aplicação em novos materiais e estruturas, e também é um tópico contínuo para futuras explorações científicas.
No universo misterioso, devido às propriedades extremas do hélio, sua existência na estrutura das estrelas também desencadeou pesquisas aprofundadas sobre seu mecanismo de reação química. Os cientistas acreditam que a reatividade e as propriedades de inclusão do hélio podem ter desempenhado um papel fundamental na evolução do universo. Em pesquisas futuras, explorar mais aplicações potenciais do hélio pode mudar nossa compreensão desse gás.
Então, há mais propriedades e potenciais de aplicação ocultos no mistério do hélio que ainda não descobrimos?
