O gás hélio (He) é o segundo elemento químico mais abundante no Universo, respondendo por 24% de sua massa. Os outros 75% são preenchidos pelo hidrogênio (H), enquanto os demais elementos ocupam 1%.¹ Em estrelas como o Sol, o hélio se forma a partir da fusão de núcleos de hidrogênio – a partir de um processo conhecido como nucleossíntese –, na qual ocorre produção de grande quantidade de energia (aproximadamente 4 x 10²⁶ watts), que equivale a energia liberada na explosão de aproximadamente 9 x 10¹⁰ megatoneladas do explosivo TNT (trinitrotolueno) por segundo.² A luz que recebemos e o calor que sentimos aqui na Terra são parte dessa energia da reação nuclear de formação do hélio.

Na Terra, o gás hélio foi identificado em 1895, 27 anos depois de sua identificação no Sol.³ Até então, acreditava-se que esse elemento existia somente na estrela. Esta é a razão para este gás ter sido nomeado como “hélio”, termo que tem origem na palavra grega “helios” e que significa “Sol”.

A quantidade de hélio na Terra é pequena porque se trata de um gás pouco denso (0,18 g/L contra 1,2 g/L do ar seco) e escapa do campo gravitacional do planeta. Em cada 1 m³ (1 milhão de mililitros) do ar atmosférico, há aproximadamente 5 mililitros de He. E por que, ainda assim, há He na nossa atmosfera? Na crosta terrestre, alguns minerais possuem os elementos radioativos urânio (U) e tório (Th), cujos núcleos se desintegram produzindo He.^1-3 Por ser um gás leve, que se difunde facilmente, o hélio escapa da crosta para a atmosfera. A quantidade presente no mar também é muito baixa pelo fato de o elemento ser pouco solúvel em água.

Embora o gás hélio possa ser extraído do ar atmosférico por meio da liquefação, seguida de destilação fracionada, esse método não é economicamente viável. A principal fonte comercial de hélio é o gás natural (mistura de gases na qual prepondera o metano), que pode conter até 7% de He.¹ Você pode estar se perguntando: como o hélio pode fazer parte da composição do gás natural? Lembre-se que o hélio é produzido em minerais na crosta terrestre e que os depósitos de gás natural também estão localizados na crosta. Altas quantidades de hélio no gás natural são encontradas em depósitos nos Estados Unidos, Catar, Argélia, Rússia, Austrália e Canadá.⁴

O hélio, assim como o radônio, faz parte da família ou grupo dos gases nobres e não estava presente na Tabela Periódica organizada por Dmitrii Mendeleev em 1869. O termo “nobre” se deve ao fato de tais elementos apresentarem baixa reatividade química como os metais nobres. Todos os gases nobres se apresentam na forma de gases monoatômicos nas condições ambientais. O hélio não possui cheiro, gosto ou cor e é inerte, ou seja, não sofre transformação química.

As principais aplicações do hélio baseiam-se no fato de que esse gás possui o menor valor de temperatura de ebulição (4,2 K ou -269 °C) dentre todas as substâncias.³ Assim, aproximadamente 22% da produção de hélio é usada no resfriamento de equipamentos de ressonância magnética nuclear (RMN) para diagnóstico por imagem em hospitais e clínicas de radiologia:⁵ o hélio líquido resfria o enrolamento de fios (geralmente feitos de materiais supercondutores) pelos quais passa a corrente elétrica que gera o campo magnético (quanto mais baixa a temperatura, menor a resistência elétrica e mais intenso o campo magnético gerado; consequentemente, maior a qualidade da imagem produzida pelo equipamento).

O hélio apresenta uma segunda fase líquida quando resfriado abaixo de 2 K (cerca de -271 °C). Essa outra fase líquida apresenta um comportamento intrigante: a viscosidade é praticamente nula, ou seja, possui superfluidez. Isso significa que nenhum recipiente aberto pode conter o He líquido abaixo de 2 K, que flui pelas paredes do recipiente (confira o vídeo abaixo).

Por ser inerte, o hélio também pode ser aplicado em áreas bem diversas das citadas. Todos já brincaram com um 11balão de hélio, e o viram subir alto até desaparecer no céu. O gás também é usado, por exemplo, para preencher zepelins (dirigíveis) de anúncios comerciais e balões meteorológicos, pressurizar combustíveis de foguete e detectar vazamentos, além de constituir o meio inerte para processos industriais envolvendo metais (metalurgia) sensíveis ao ar ou o crescimento de cristais ultrapuros de silício para eletrônica.^1-4 Em equipamentos de cromatografia (cromatógrafos), o hélio é usado como gás de arraste em virtude de sua inércia.