Definición de Helio propiedades, y ejemplos aplicados

Mahiceth Quintero Valero
Doctora en Química Aplicada

HelioEl helio es un elemento químico, generalmente es un gas monoatómico que se encuentra ubicado en la tabla periódica moderna en el grupo 18 (VIIIA) periodo 1, se simboliza como He, posee el número atómico 2 y su masa atómica relativa es de 4,00260. Este gas fue extraído por primera vez partiendo de un mineral de uranio, por el químico escocés William Ramsay en 1895, quien ganó el premio nobel de química en 1904, por su trabajo sobre los gases nobles.

Estado natural y propiedades

El helio es un elemento que se encuentra en estado gaseoso en condiciones normales de presión y temperatura, contiene el número máximo de electrones permitido en su capa de valencia 1s2, además está conformado por dos electrones que giran en su orbital alrededor de su núcleo que posee dos protones y uno o dos neutrones, esta característica hace del helio un elemento muy estable y poco reactivo. Debido a su peculiar comportamiento químico, el helio forma parte del grupo de los gases nobles; estos no son reactivos químicamente y poseen altas energía de ionización, a diferencia del helio el resto de los gases nobles presentan un octeto completo de electrones en la capa de valencia.

Este elemento gaseoso se encuentra en el aire ocupando el 0,0018 por ciento en volumen, en sus distintas formas es el más importante de los gases nobles, se puede encontrar también como helio líquido el cual se utiliza como refrigerante para realizar experimentos a muy baja temperatura, entre otras aplicaciones; este posee el punto de ebullición más bajo que cualquier otra sustancia. Entre las principales fuentes de helio se encuentran algunos pozos de gas natural en el oeste de Estados Unidos los cuales producen hasta el 8 por ciento de helio en volumen, esta extracción es rentable incluso hasta niveles de aproximadamente 0,3 por ciento.

El helio también puede encontrarse en la naturaleza, acumulado bajo la tierra como consecuencia de las emisiones de partículas alfa por los elementos radiactivos en la corteza terrestre, este elemento por poseer masa molar relativamente pequeña tiende a escaparse de la atmósfera al espacio exterior con relativa facilidad, sin embargo, el helio es el segundo elemento más abundante procedido solamente por el hidrógeno.

El helio no forma enlaces químicos estables, por lo que se espera que este elemento permanece como gas hasta 0K, condensa a líquido a 4K y se solidifica a 25 atm de presión y a 1K, estos valores sugieren que deben existir fuerzas intermoleculares (fuerzas más débiles que las fuerzas intramoleculares: enlace iónico, covalente o metálico. Se requiere de menor energía para fundir un sólido o evaporar un líquido) muy débiles entre átomos de He.

Ejemplos aplicados

Los gases nobles poseen importancia comercial debido a su inercia química y el helio no escapa de esto, pues tiene un sin fin de aplicaciones entre las más resaltantes se encuentran: se utiliza para recubrir materiales que deben ser protegidos del aire y, por tanto, de sustancias como nitrógeno y oxígeno, tal como en algunos tipos de soldadura, en procesos metalúrgicos, en la obtención de silicio y germanio ultrapuros y en otros materiales como semiconductores.

También, el helio puede ser mezclado con otros gases como el oxígeno, con el fin de ser utilizados como mezcla respirable para buceo submarino y en algunas aplicaciones médicas.

Una gran cantidad de helio líquido es utilizado para mantener las bajas temperaturas en ensayos criogénicos, además en él, se pueden sumergir espirales de electroimanes con el fin de tener imanes muy potentes, dichos imanes pueden ser utilizados en aceleradores de partículas y en el área de fusión nuclear.

Entre las aplicaciones más comunes de estos grandes electroimanes enfriados por el helio líquido, es que son usados en los instrumentos de resonancia magnética nuclear (RMN) en los laboratorios de investigación y en los dispositivos de imágenes por resonancia magnética (IRM) en clínicas y hospitales. Hoy día el helio ha sustituido al hidrógeno como gas para el llenado de globos dirigibles y aeronaves, debido a que el hidrógeno es de naturaleza explosiva, además que el helio es un gas más ligero.

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Referencias bibliográficas

Brown T.L; LeMay H.E; Bursten B.E; Burdge J.R. Química General, 12va Edición. Editorial Pearson, (2014).

Autora

Escrito por Mahiceth Quintero Valero para la Edición #108 de Definición MX , en 01/2022. Mahiceth es Doctora en Química Aplicada