Iniciante
Hélio, o mais leve dos gases nobres e elemento de menor raio atômico da tabela periódica, é certamente um elemento fascinante. É um gás relativamente caro em virtude de sua baixa disponibilidade em nosso planeta - embora seja o segundo elemento mais abundante do Universo.
Átomos de Hélio são produzidos no Sol a todo momento via fusão nuclear: nesse processo, 4 núcleos de Prótio, 
, reagem para formar um nuclídeo de Hélio-4 e um produto subatômico.
a)Qual é o produto? Escreva a equação balanceada da fusão nuclear que ocorre no Sol.
b)Por que o Hélio é tão raro na Terra?
c)Embora o isótopo 
exista, sua formação durante o processo de fusão nuclear que ocorre a 150 milhões de quilômetros da Terra não será considerado nesta questão. Por que é previsível que o 
seja mais formado do que na reação nuclear?
Balões de ar costumam ser uma boa fonte de diversão para uma criança em uma festa. A experiência normalmente é melhor quando os balões estão cheios de Hélio em vez de... dióxido de carbono.
d)Calcule a densidade do Hélio sob pressão de 10^5 Pa e à à temperatura de 
.
Intermediário
De um modo geral, o Grupo 13 da tabela periódica é um grupo de elementos raros. Com exceção do Germânio, todos os elementos do Grupo 14 são mais abundantes na crosta terrestre do que os seus membros correspondentes do grupo do Boro.
Billy, o astronauta, fez análises em sua estação espacial e percebeu que essa tendência também é observada a centenas de milhares de quilômetros da Terra,
a) Aponte uma diferença entre os elementos do grupo 14 e os elementos do grupo 13 que justifique essa grande diferença de abundância.
Responsável por nomear seu grupo na Tabela Periódica, o Boro detém certa notoriedade por apresentar uma série de hidretos com diversas quantidades de átomos de 
por molécula, lembrando um pouco os hidrocarbonetos. Segue a curiosa estrutura do diborano, 
.
Um hidreto de Boro é submetido a uma análise no laboratório de Química, durante a qual se observa que uma amostra de 464 mg em 100 mL de solução aquosa gera pressão osmótica igual à pressão atmosférica. Mantendo-se a temperatura do laboratório constante em 
, foi possível determinar a fórmula molecular do hidreto.
b)Qual fórmula molecular foi corretamente sugerida para o hidreto de Boro analisado?
Artie, o alquimista, realizou um experimento com os talheres de sua mãe: mergulhou em um vasilhame cheio de água uma colher de Ferro e uma de Alumínio, aguardando alguns dias em seguida.
O intrépido jovem observou que a colher de Ferro foi retirada da água muito corroída - enferrujada -, enquanto a colher de Alumínio continuava intacta.
c)Justifique a maior resistência da colher de Alumínio ao banho prolongado.
Enquanto estudava para a Olimpíada, Artie descobriu um modo de tornar a colher de Alumínio vulnerável à corrosão: com o auxílio da capela, derramou sobre a colher de Alumínio solução concentrada de HCl.
d)Descreva a reação química que ocorre no procedimento citado neste item.
Quando o estudante pensava que o dia havia acabado, observou que, mesmo após tratamento com HCl, as colheres mergulhadas em água quente demoravam muito mais para corroer-se.
e)Explique essa diferença de comportamento. (Eu sei que isso não tem nada a ver com o Grupo 13, mas é muito bom que você conheça esse fato e este problema é um bom pretexto para apresentá-lo)
Não se conhece o hidreto 
.; de um modo geral, compostos de Boro - como 
, 
e 
- apresentam o elemento em seu estado de oxidação +3. Para o Alumínio, o nox +3 também é considerado absoluto.
Para o Gálio, porém, o nox +1 é relevante, e para o Índio, ele é ainda mais comum.
f)Justifique essa tendência do Grupo 13.
Avançado
Hélio, o mais leve dos gases nobres e elemento de menor raio atômico da tabela periódica, é certamente um elemento fascinante. É um gás relativamente caro em virtude de sua baixa disponibilidade em nosso planeta - embora seja o segundo elemento mais abundante do Universo.
Mas você já leu isso no Iniciante. É o momento de dedicar sua atenção a outras curiosidades sobre o Hélio. 😉
a)Como se obtém Hélio industrialmente em quantidades satisfatórias? Disserte sobre esse método de obtenção.
b)Quanto tempo 1 mol de Hélio leva para se difundir por um corredor de 650 m a ?
É interessante que o Hélio seja encontrado na natureza como um gás monoatômico enquanto o Hidrogênio, um elemento muito semelhante, está presente na Terra principalmente na forma de 
, e, como elemento isolado, na forma de 
.
c)Por que a atmosfera terrestre não contém, também, 
?
O Hélio tem sido muito importante para a indústria na forma de Hélio líquido, um importante fluido refrigerante.
Seu ponto de ebulição é de 
. um valor baixíssimo.
d)Por que o ponto de ebulição do Hélio é menor do que o do Hidrogênio?