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Jules Cesar Janssen obtuvo la primera evidencia del helio. Diagrama de un átomo de helio. Sólo hay dos electrones orbitando el núcleo del helio. Los globos de helio son más ligeros que el aire. |
Helio
| Número atómico: | 2 | Radio atómico: | 140 pm (Van der Waals) |
| Símbolo atómico: | He | Punto de fusión: | -272.2 °C |
| Peso atómico: | 4,003 | Punto de ebullición: | -268.93 °C |
| Configuración de los electrones: | 1s2 | Estados de oxidación: | 0 |
Historia
Del término griego helios, el sol. Janssen obtuvo la primera evidencia del helio durante el eclipse solar de 1868 cuando detectó una nueva línea en el espectro solar. Lockyer y Frankland sugirieron el nombre de helio para el nuevo elemento. En 1895 Ramsay descubrió el helio en la cleveíta mineral de uranio, mientras que los químicos suecos Cleve y Langlet lo descubrieron independientemente en la cleveíta casi al mismo tiempo. Rutherford y Royds demostraron en 1907 que las partículas alfa son núcleos de helio.
Fuentes
A excepción del hidrógeno, el helio es el elemento más abundante que se encuentra en el universo. El helio se extrae del gas natural. De hecho, todo el gas natural contiene al menos trazas de helio.
Se ha detectado espectroscópicamente en gran abundancia, especialmente en las estrellas más calientes, y es un componente importante tanto en la reacción protón-protón como en el ciclo del carbono, que explican la energía del sol y las estrellas.
El contenido de helio en la atmósfera es de aproximadamente 1 parte en 200.000. Aunque está presente en varios minerales radiactivos como producto de desintegración, la mayor parte del suministro del mundo libre se obtiene de pozos de Texas, Oklahoma y Kansas. Fuera de los Estados Unidos, las únicas plantas de extracción de helio conocidas, en 1984, se encontraban en Europa del Este (Polonia), la URSS y unas pocas en la India.
Propiedades
El helio tiene el punto de fusión más bajo de cualquier elemento y se utiliza ampliamente en la investigación criogénica porque su punto de ebullición está cerca del cero absoluto. Además, el elemento es vital en el estudio de la superconductividad.
Usando helio líquido, Kurti, colaboradores y otros han conseguido obtener temperaturas de unos pocos microkelvins mediante la desmagnetización adiabática de núcleos de cobre.
El helio tiene otras propiedades peculiares: Es el único líquido que no puede solidificarse bajando la temperatura. Permanece líquido hasta el cero absoluto a presiones ordinarias, pero se solidifica fácilmente al aumentar la presión. El 3He y el 4He sólidos son inusuales en el sentido de que ambos pueden cambiar su volumen en más de un 30% aplicando presión.
El calor específico del gas helio es inusualmente alto. La densidad del vapor de helio en el punto de ebullición normal también es muy alta, y el vapor se expande mucho cuando se calienta a temperatura ambiente. Los recipientes llenos de helio gaseoso a 5 o 10 K deben tratarse como si contuvieran helio líquido debido al gran aumento de presión que se produce al calentar el gas hasta la temperatura ambiente.
Aunque el helio tiene normalmente una valencia 0, parece tener una débil tendencia a combinarse con algunos otros elementos. Se han estudiado medios para preparar difluoruro de helio y se han investigado especies como el HeNe y los iones moleculares He+ y He++.
Isótopos
Se conocen siete isótopos de helio: El helio líquido (He-4) existe en dos formas: He-4I y He-4II, con un punto de transición muy marcado a 2.174K. El He-4I (por encima de esta temperatura) es un líquido normal, pero el He-4II (por debajo) no se parece a ninguna otra sustancia conocida. Se expande al enfriarse, su conductividad para el calor es enorme, y ni su conducción de calor ni su viscosidad obedecen a las reglas normales.
Se utiliza
- como escudo de gas inerte para la soldadura por arco;
- como gas protector en el cultivo de cristales de silicio y germanio y en la producción de titanio y circonio;
- como medio de refrigeración para reactores nucleares, y
- como gas para túneles de viento supersónicos.
Una mezcla de helio y oxígeno se utiliza como atmósfera artificial para buzos y otras personas que trabajan bajo presión. Se utilizan diferentes proporciones de He y O2 para diferentes profundidades de operación de los buzos.
El helio se utiliza ampliamente para llenar globos, ya que es un gas mucho más seguro que el hidrógeno. Uno de los mayores usos recientes del helio ha sido para presionar cohetes de combustible líquido. Un cohete Saturno, como el que se utilizó en las misiones lunares Apolo, requería unos 13 millones de pies3 de helio para un disparo, además de otros más para las comprobaciones.
El uso de helio líquido en las imágenes por resonancia magnética (MRI) sigue aumentando a medida que la profesión médica acepta y desarrolla nuevos usos para el equipo. Este equipo ha eliminado parte de la necesidad de realizar cirugías exploratorias al diagnosticar con precisión a los pacientes. Otra aplicación médica utiliza la resonancia magnética para determinar (mediante análisis de sangre) si un paciente tiene algún tipo de cáncer.
El helio también se está utilizando para hacer publicidad en dirigibles para varias empresas, entre ellas Goodyear. La Marina y las Fuerzas Aéreas están desarrollando otras aplicaciones de gas de elevación para detectar misiles de crucero que vuelan a baja altura. Además, la Drug Enforcement Agency está utilizando dirigibles equipados con radar para detectar a los contrabandistas de drogas a lo largo de las fronteras de Estados Unidos. Además, la NASA está utilizando actualmente globos llenos de helio para tomar muestras de la atmósfera en la Antártida y determinar qué es lo que está agotando la capa de ozono.