Em 17/05: JOSEPH NORMAN LOCKYER
★17/05/1836 †16/08/1920
Astrônomo inglês que, em 1868, descobriu e nomeou o elemento hélio que ele encontrou na atmosfera do Sol antes de ser detectado na Terra. Ele também deu o nome cromosfera na camada externa do sol. Lockyer descobriu, junto com Pierre J. Janssen, as proeminências (chamas vermelhas) que cercam o disco solar. Ele também estava interessado na classificação de espectros estelares e desenvolveu a hipótese meteórica da evolução estelar. Suas obras incluem os livros Contribuições para a Física Solar (1873), O Lugar do Sol na Natureza (1897) e Evolução Inorgânica (1900).
Em 1868 descobriu na atmosfera do Sol um elemento anteriormente desconhecido que ele chamou de hélio a partir de Hēlios, o nome grego para o Sol e o deus Sol.
Lockyer se tornou um escrivão no Ministério da Guerra em 1857, mas seu interesse por astronomia o levou a uma carreira nessa área. Ele iniciou em 1866 a observação espectroscópica das manchas solares e, em 1868, descobriu que as proeminências solares são transformações em uma camada que ele chamou de cromosfera. Também em 1868, ele e o astrônomo francês Pierre Janssen, trabalhando independentemente, descobriram um método espectroscópico de observar proeminências solares sem o auxílio de um eclipse para bloquear o brilho do sol. Lockyer identificou o elemento hélio no espectro solar 27 anos antes desse elemento ser encontrado na Terra.
Entre 1870 e 1905, Lockyer conduziu oito expedições para observar eclipses solares. Ele também construiu um observatório privado em Sidmouth e teorizou sobre a evolução estelar. Um escritor prolífico, ele fundou o periódico científico Nature em 1869 e editou-o até alguns meses antes de sua morte. Ele foi nomeado cavaleiro em 1897.
Sir Joseph Norman Lockyer, uma das duas pessoas que descobriram o elemento hélio.
Usando espectroscopia eletromagnética, Lockyer observou em 1868 uma linha de espectro amarela próxima à borda do Sol que não podia ser explicada por nenhum material conhecido. Ele decidiu que deveria ser causada por um elemento solar desconhecido, que recebeu o nome de “Helios” grego por “sol”. (Uma observação semelhante foi feita no mesmo ano pelo cientista francês Pierre Janssen, para que os dois homens sejam creditados com a descoberta.) Apesar de ser o segundo elemento mais abundante no universo, o hélio terrestre não foi identificado até dez anos depois.
Hoje, o hélio é comumente usado como gás de arraste na cromatografia em fase gasosa.
O hélio teve um papel de liderança em uma nova inovação tecnológica da Agilent. Em 2009, a equipe de desenvolvimento queria criar uma vantagem competitiva nos espectrômetros de massa GC / Triplo Quadrupolo da Agilent. A sensibilidade da medição é a especificação mais importante para um quad-triplo, e o objetivo era atingir uma relação sinal-ruído 10 vezes melhor que a concorrência.
Uma fonte importante de ruído no GC / MS é causada por átomos de hélio excitados, que não podem ser removidos por filtros ou lentes eletromagnéticos porque eles não carregam carga. Em vez de tentar remover o hélio, a equipe descobriu que a adição de hélio adicional na célula de colisão reduzia o ruído. Ao otimizar o fluxo, eles alcançaram uma redução de 4x no ruído e alcançaram seu objetivo. Eles resolveram o problema do hélio com mais hélio!
A têmpera de hélio foi uma inovação simples e barata que permitiu que o GC / MS QQQ da série 7000 da Agilent se tornasse uma das famílias de produtos mais bem-sucedidas da Agilent.
Quem descobriu o He?
Os cientistas entendem há algum tempo que os elementos mais abundantes no Universo são gases simples como hidrogênio e hélio. Estes compõem a grande maioria de sua massa observável, superando todos os elementos mais pesados combinados (e por uma ampla margem). E entre os dois, o hélio é o segundo elemento mais leve e o segundo mais abundante, estando presente em cerca de 24% da massa elementar do Universo observável.
Enquanto tendemos a pensar no hélio como o gás hilariante que faz coisas estranhas à sua voz e permite que os balões flutuem, na verdade é uma parte crucial da nossa existência. Além de ser um componente chave das estrelas, o hélio também é um constituinte importante nos gigantes gasosos. Isso se deve em parte à sua energia de ligação nuclear muito alta, além do fato de que é produzido pela fusão nuclear e pelo decaimento radioativo. E, no entanto, os cientistas só têm consciência de sua existência desde o final do século XIX.
Descoberta e nomeação:
A primeira evidência de hélio foi obtida em 18 de agosto de 1868 pelo astrônomo francês Jules Janssen. Enquanto estava em Guntur, na Índia, Janssen observou um eclipse solar através de um prisma, e notou uma linha espectral amarela brilhante (a 587,49 nanômetros) emanando da cromosfera do Sol. Na época, ele acreditava que era sódio, pois era próximo às linhas D1 e D2 Fraunhofer.
As linhas Fraunhofer são linhas escuras de absorção em um espectro que correspondem a diferentes elementos químicos. Crédito: eventbrite.com
Em 20 de outubro do mesmo ano, o astrônomo inglês Norman Lockyer observou uma linha amarela no espectro solar (que ele chamou de linha D3 Fraunhofer) que ele concluiu ter sido causada por um elemento desconhecido no Sol. Lockyer e o químico inglês Edward Frankland nomearam o elemento helios, em homenagem à palavra grega para o sol.
Características:
O hélio é o segundo átomo mais simples quando se trata de seu modelo atômico, após o hidrogênio. Consiste em um núcleo de dois prótons e nêutrons e dois elétrons em órbitas atômicas. A forma mais comum é o hélio-4, que se acredita ser o produto da nucleossíntese do Big Bang. Este evento, que durou de 10 segundos a 20 minutos após o Big Bang, foi caracterizado pela produção de núcleos que não o isótopo mais leve de hidrogênio (ou seja, hidrogênio-1, que possui um único próton e núcleo).
Acredita-se que este evento tenha produzido a maioria do hélio-4, juntamente com pequenas quantidades dos isótopos de hidrogênio, hélio e lítio. Todos os outros elementos mais pesados foram criados muito mais tarde, como resultado da nucleossíntese estelar. Grandes quantidades de novo hélio estão sendo criadas o tempo todo através desse mesmo processo, onde o calor e a pressão no núcleo das estrelas estão causando a fusão de átomos de hidrogênio.
O núcleo do átomo de hélio-4 é idêntico a uma partícula alfa, dois prótons e nêutrons ligados que são produzidos no processo de decaimento alfa (onde um elemento decai, liberando massa e se transformando em outra coisa). A inércia do hélio é devido à estabilidade e à baixa energia do estado de nuvem de elétrons, onde todos os seus elétrons ocupam totalmente 1s orbitais em pares, nenhum possuindo momento angular e cada um cancela o giro intrínseco do outro.
Essa estabilidade também explica a falta de interação dos átomos de hélio entre si, o que leva a um dos menores pontos de fusão e ebulição de todos os elementos.
História de Uso:
Por algum tempo, acreditava-se que o hélio existisse apenas no sol. No entanto, em 1882, o físico italiano Luigi Palmieri detectou hélio na Terra ao analisar a lava do Monte Vesúvio após sua erupção naquele ano. E em 1895, enquanto procurava argônio, o químico escocês Sir William Ramsay conseguiu isolar o hélio tratando uma amostra de cleveita com ácidos minerais. Depois de tratar o elemento com ácido sulfúrico, ele notou a mesma linha de absorção D3.
Ramsey enviou amostras do gás para Sir William Crookes e Sir Norman Lockyer, que verificaram que era hélio. Foi isolado independentemente da cleveita no mesmo ano pelos químicos Per Teodor Cleve e Abraham Langlet em Uppsala, Suécia, que foram capazes de determinar com precisão seu peso atômico. Ao longo dos anos seguintes, experimentos semelhantes produziram os mesmos resultados.
Várias propriedades interessantes do hélio foram descobertas nos anos seguintes. Em 1907, Ernest Rutherford e Thomas Royds demonstraram que uma partícula alfa é na verdade um núcleo de hélio. Em 1908, o hélio foi liquefeito pela primeira vez pelo físico holandês Heike Kamerlingh Onnes, resfriando o gás a menos de um kelvin. O elemento foi solidificado em 1926 por seu aluno Willem Hendrik Keesom, que submeteu o elemento a 25 atmosferas de pressão.
O hélio foi um dos primeiros elementos a apresentar superfluidez. Em 1938, o físico russo Pyotr Leonidovich Kapitsa descobriu que o hélio-4 quase não tem viscosidade em temperaturas próximas do zero absoluto (superfluidez). Em 1972, o mesmo fenômeno foi observado no hélio-3 pelos físicos americanos Douglas D. Osheroff, David M. Lee e Robert C. Richardson.
Usos modernos:
Hoje, o gás hélio é usado em uma ampla variedade de aplicações industriais, comerciais e recreativas. O mais conhecido talvez seja o vôo, em que o gás hélio (sendo mais leve que o ar) naturalmente fornece flutuabilidade para dirigíveis e balões. Comparado ao hidrogênio, que também foi usado em dirigíveis, o hélio tem o benefício adicional de ser não inflamável e retardante de fogo.
Devido às suas propriedades únicas – que incluem baixo ponto de ebulição, baixa densidade, baixa solubilidade, alta condutividade térmica e inércia – o hélio é usado para uma ampla gama de aplicações científicas e médicas. O maior uso é em aplicações criogênicas, onde o hélio líquido atua como um refrigerante para ímãs supercondutores em scanners de ressonância magnética e espectrômetros.
Outro uso é em foguetes, onde o hélio é usado como um buffer para deslocar combustível e oxidantes em tanques de armazenamento. Também é usado para condensar hidrogênio e oxigênio em combustível de foguete e pré-resfriar hidrogênio líquido em veículos espaciais. O Large Hadron Collider no CERN também depende do hélio líquido para manter uma temperatura constante de 1,9 kelvin.
Graças ao seu índice de refração extremamente baixo e à maneira como reduz os efeitos de distorção da variação de temperatura, o hélio também é usado em telescópios solares, cromatografia gasosa e em “datação de hélio” – isto é, determinando a idade de rochas que contêm substâncias radioativas (como urânio e tório). Além de sua inércia, suas propriedades térmicas, alta velocidade do som e alto valor da ração de capacidade térmica, também é usado em túneis de vento supersônicos e instalações de testes aerodinâmicos. Também é usado em soldagem a arco e para detecção de vazamentos industriais.
Escrevemos muitos artigos interessantes relacionados ao Hélio aqui na Universe Today. Aqui está a fusão de anãs brancas cria estrelas de hélio e Júpiter e Saturno podem conter hélio de metal líquido.
Astronomy Cast também tem um bom episódio sobre o assunto – Episódio 139: Níveis de Energia e Espectros.
OS TEXTOS FORAM TRADUZIDOS COM O GOOGLE E TRANSLATOR E FORAM LEVEMENTE REVISADOS. LEIA OS ORIGINAIS EM INGLÊS.
