2 He Hélio 4,003
Gás nobre bloco-s Período 1 Grupo 18

Hélio

He · Elemento 2 · Gás nobre

Inerte, sem peso e escapando permanentemente: o hélio é o único elemento que não congela à pressão normal, por mais que você o resfrie.

Estado a 20°C Gás
Massa atómica 4,003 u
Configuração eletrónica1s²

Estrutura

O átomo de hélio

Não é um diagrama de pontos em anéis — é uma amostra de Monte-Carlo da densidade de probabilidade real |ψ|² para cada subcamada ocupada. Arraste para rodar. O azul e o violeta indicam sinais opostos da função de onda, o que torna possível a ligação química.

Nuvem orbital

Valores medidos

Ficha de propriedades

Cada barra mostra onde hélio se situa entre todos os 118 elementos para essa propriedade.

Física

Densidade 1,78e-4 g/cm³ 1%
Ponto de fusão 1 K 0%
Ponto de ebulição 4,2 K 0%
Calor específico 5,193 J/g·K
Condutividade térmica 0,151 W/m·K 10%

Atômica

Raio atómico 31 pm 0%
Raio covalente 28 pm
Raio de Van der Waals 140 pm

Eletrônica

Eletronegatividade —
Energia de ionização 2372,6 kJ/mol 100%
Afinidade eletrónica —

Ocorrência

Abundância na crosta 0,52 mg/kg 48%

Identidade

SímboloHe
Número atómico2
Massa atómica4,0026 u
CategoriaGás nobre
Blocos
Estrutura cristalinaestrutura hexagonal compacta
Estados de oxidação0
Descoberto em1868
Descoberto porPierre Janssen & Norman Lockyer

Fontes: massas atómicas padrão da IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Os valores marcados com ~ são previstos, e não medidos.

Tamanho, em escala

Qual é o tamanho do átomo de hélio?

Raio de 31 pm — isso corresponde a 0,031 nm, portanto cerca de 16,13 milhões deles lado a lado cobririam um milímetro.

Faixa térmica

Sólido, líquido, gás — e quando

Hélio permanece líquido em uma faixa de 3 K, de 1 K a 4 K.

Onde está localizado

Posição na tabela

Hélio está no período 1, grupo 18. Tudo no grupo 18 compartilha a mesma quantidade de eletrões na camada externa, por isso se comporta de maneira tão semelhante.

Outro Gases nobres

Todos os gases nobres

A história

O que hélio é e como o encontramos

O elemento da era espacial

O hélio, nomeado em homenagem a Hélios, o deus grego do Sol, tem a distinção única de ser o único elemento descoberto no espaço antes da Terra. Detectado pela primeira vez no espectro solar durante o eclipse solar de 1868, o hélio é o segundo elemento mais abundante do universo, mas um dos mais raros na Terra.

Propriedades físicas extraordinárias

O hélio apresenta propriedades notáveis que desafiam a experiência comum. É o único elemento que não pode ser congelado em um sólido à pressão normal — mesmo no zero absoluto (-273.15°C), o hélio permanece líquido, a menos que a pressão exceda 25 atmosferas. A 2.17K, o hélio-4 torna-se um superfluido com viscosidade zero, capaz de fluir para cima e através de poros do tamanho de moléculas.

Características de gás nobre

Como o primeiro gás nobre da tabela periódica, o hélio é completamente inerte quimicamente em todas as condições conhecidas. Sua configuração eletrónica (1s²) representa uma camada completa, tornando-o o elemento mais estável. Não existem compostos de hélio naturalmente, embora íons exóticos de hidreto de hélio (HeH⁺) tenham sido criados em condições laboratoriais.

Propriedades isotópicas

Hélio-4 (⁴He): abundância de 99.999863% — produzido pelo decaimento alfa de elementos radioativos

Hélio-3 (³He): abundância de 0.000137% — extremamente raro, potencial combustível de fusão no valor de $15,000 por grama

Aplicações

Para que hélio é usado

Aplicações e usos de alta tecnologia

🎈 Consumo e entretenimento

  • Balões de festa: Proporciona sustentação devido à densidade 7 vezes menor que a do ar
  • Alteração da voz: Inalar hélio altera a ressonância das cordas vocais, criando uma voz aguda (Observação: pode ser perigoso — pode causar asfixia)
  • Dirigíveis e balões dirigíveis: Os dirigíveis da Goodyear usam mais de 200,000 pés cúbicos de hélio para uma sustentação segura e não inflamável

🧪 Aplicações científicas e médicas

  • Ímãs de MRI: Resfria ímãs supercondutores a 4.2K (-269°C) — cada máquina de MRI requer 1,500-1,700 litros
  • Misturas respiratórias: Heliox (80% hélio, 20% oxigénio) trata asma grave e doença descompressiva
  • Mergulho em águas profundas: Trimix (hélio, azoto, oxigénio) previne a narcose por azoto em profundidades superiores a 30 metros
  • Detecção de vazamentos: O pequeno tamanho atômico do hélio o torna ideal para encontrar vazamentos minúsculos em sistemas de vácuo e tubulações
  • Cromatografia: Gás de arraste na cromatografia gasosa devido à inércia química e à condutividade térmica

🚀 Aeroespacial e tecnologia

  • Resfriamento de motores de foguete: O Falcon 9 da SpaceX usa hélio para pressurizar os tanques de combustível e resfriar os motores
  • Controle de atitude de satélites: Propulsores de gás frio usam hélio pressurizado para manobras precisas da espaçonave
  • Resfriamento de telescópios: Os instrumentos do Telescópio Espacial James Webb são resfriados com hélio líquido a 7K para detecção de infravermelho
  • Fabricação de semicondutores: Cria uma atmosfera inerte durante a produção de chips de silício e a implantação iônica

🔬 Aplicações de pesquisa

  • Aceleradores de partículas: O Grande Colisor de Hádrons usa 130 toneladas de hélio líquido para resfriar ímãs supercondutores
  • Pesquisa nuclear: Hélio-3 para detecção de neutrões e possíveis reatores de fusão
  • Pesquisa em criogenia: Obtenção de temperaturas próximas do zero absoluto para experimentos quânticos

Manuseio

Segurança

Informações de segurança e manuseio

⚠️ Principais perigos

ASFIXIANTE SIMPLES — PERIGO DE DESLOCAMENTO DE OXIGÉNIO

  • Risco de asfixia: Concentrações superiores a 20% podem deslocar o oxigénio
  • Sem propriedades de advertência: Incolor e inodoro — indetectável sem instrumentos
  • Dispersão rápida: Por ser mais leve que o ar, o hélio sobe e pode se acumular em áreas elevadas

🛡️ Diretrizes da OSHA

  • Sem PEL estabelecido: O hélio é fisiologicamente inerte
  • Regras para espaços confinados: Siga a norma 29 CFR 1910.146 para espaços confinados
  • Monitoramento de oxigénio: Mantenha mais de 19.5% de oxigénio nas áreas de trabalho
  • Requisitos de ventilação: Ventilação adequada para evitar acúmulo

🧤 Equipamento de proteção individual

  • Proteção respiratória: Aparelho respiratório autônomo em ambientes com pouco oxigénio
  • Proteção ocular: Óculos de segurança ao manusear sistemas pressurizados
  • Proteção criogénica: Luvas isolantes e protetor facial para hélio líquido
  • Vestuário: Mangas compridas e calças para evitar o contato da pele com gás ou líquido frio

📦 Armazenamento e manuseio

  • Cilindros de gás: Armazene na posição vertical, presos, em áreas bem ventiladas
  • Pressão: Normalmente armazenado a 200-300 bar (3000-4500 psi)
  • Temperatura: Mantenha os cilindros abaixo de 50°C (122°F)
  • Hélio líquido: Armazene em dewar especializados com sistemas de alívio de pressão
  • Manuseio: Use equipamento adequado para elevação — nunca role nem arraste os cilindros

🚨 Procedimentos de emergência

Vazamento de gás:

  • Evacue imediatamente para um local com ar fresco
  • Ventile a área de cima para baixo (o hélio sobe)
  • Monitore os níveis de oxigénio antes de reentrar
  • Verifique se há vazamentos usando solução de sabão ou detector ultrassônico

Incidente por inalação:

  • Leve a vítima imediatamente para um local com ar fresco
  • Monitore a respiração e a consciência
  • Administre oxigénio se disponível e se tiver treinamento
  • Chame os serviços de emergência para vítimas inconscientes

Exposição criogénica:

  • Afaste imediatamente a pessoa da fonte de frio
  • Aqueça gradualmente as áreas afetadas com água morna
  • Não esfregue nem massageie o tecido congelado
  • Procure atendimento médico imediato em caso de congelamento grave

⚠️ Precauções especiais

  • Nunca inale hélio puro: Pode causar perda rápida de consciência
  • Advertência sobre balões: Inalar o conteúdo de vários balões pode ser fatal
  • Espaços confinados: Use monitoramento atmosférico contínuo
  • Sistemas de pressão: Siga os códigos da ASME para vasos de pressão

Respostas rápidas

Hélio: perguntas comuns

O que é Hélio?

Hélio (símbolo He) é o elemento 2 da tabela periódica, um Gás nobre do período 1, grupo 18. Inerte, sem peso e escapando permanentemente: o hélio é o único elemento que não congela à pressão normal, por mais que você o resfrie. À temperatura ambiente, é um gás.

Qual é a configuração eletrónica de Hélio?

A configuração eletrónica do estado fundamental de Hélio é 1s², resultando em 1 camada ocupada com a distribuição 2. Sua camada externa contém 8 eletrões, o que determina seu comportamento nas ligações.

Quais são os pontos de fusão e de ebulição de Hélio?

Hélio derrete a 1 K (-272.2 °C) e entra em ebulição a 4.2 K (-268.9 °C).

Qual é a massa atómica de Hélio?

A massa atómica padrão de Hélio é 4.003 u. Trata-se de uma média ponderada dos seus isótopos que ocorrem naturalmente, por isso raramente é um número inteiro.

Qual é a densidade de Hélio?

Hélio é um gás à temperatura ambiente; sua densidade é de aproximadamente 0.178 g/L a 0 °C e 1 atm — aproximadamente mais leve que o ar.

Quem descobriu Hélio e quando?

Hélio foi descoberto em 1868 por Pierre Janssen & Norman Lockyer. Recebe esse nome em homenagem a grego helios, o Sol — encontrado ali antes da Terra.

Quão comum é Hélio na Terra?

Hélio constitui sobre 0.52 mg/kg da crosta terrestre — é realmente raro, por isso é caro.