Elio

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Elio
   

2
He
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   

idrogeno ← elio → litio

Aspetto
Aspetto dell'elemento
Aspetto dell'elemento
Gas incolore, sottoposto ad un campo elettrico presenta emissioni porpora
Linea spettrale
Linea spettrale dell'elemento
Linea spettrale dell'elemento
Generalità
Nome, simbolo, numero atomicoelio, He, 2
Seriegas nobili
Gruppo, periodo, blocco18 (VIIIA), 1, s
Densità0,1785 kg/m³
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Termine spettroscopico1S0
Proprietà atomiche
Peso atomico4,002602 u
Raggio atomico (calc.)128 pm
Raggio covalente32 pm
Raggio di van der Waals140 pm
Configurazione elettronica1s2
e per livello energetico2
Stati di ossidazione0 (sconosciuto)
Struttura cristallinaesagonale
Proprietà fisiche
Stato della materiagassoso
Punto di fusione0,95 K (−272,200 °C) a 2,5 MPa
Punto di ebollizione4,24 K (−268,91 °C)
Volume molare21,0×10−6 m³/mol
Entalpia di vaporizzazione84,5 J/mol
Calore di fusione5,23 kJ/mol
Velocità del suono970 m/s a 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS7440-59-7
Calore specifico5193 J/(kg·K)
Conducibilità termica0,152 W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione24.6 eV (2372 kJ/mol)
Energia di seconda ionizzazione54.4 eV (5251 kJ/mol)
Isotopi più stabili
Per approfondire vedi la voce isotopi dell'elio.
isoNATDDMDEDP
3He1.37 ppm È stabile con 1 neutrone
4He99,999863% È stabile con 2 neutroni
6Hesintetico 806,7 msβ3,5086Li
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

L'elio (dal greco ἥλιος, hḕlios, "Sole") è l'elemento chimico della tavola periodica che ha numero atomico 2 e simbolo He. È il secondo elemento, dopo l'idrogeno, ed è anche il secondo elemento del blocco s e il secondo e ultimo elemento del primo periodo del sistema periodico.

È un gas nobile incolore, inodore, insapore, non tossico e inerte. Si presenta come gas monoatomico. Dopo l'idrogeno, è l'elemento più leggero e più abbondante nell'universo osservabile,[1] essendo presente in circa il 24% della massa totale elementare, che è più di 12 volte la massa di tutti gli elementi più pesanti insieme: la sua abbondanza è simile a questi dati sia nel Sole sia su Giove; ciò è dovuto all'altissima energia nucleare di legame (per nucleone) di elio-4 (4He) rispetto ai tre elementi successivi all'elio; questa energia di legame spiega anche perché è un prodotto sia della fusione nucleare sia del decadimento radioattivo. La maggior parte dell'elio presente nell'universo è l'elio-4, e si crede che si sia formato durante il Big Bang; grandi quantità di nuovo elio vengono continuamente create dalla fusione nucleare dell'idrogeno che avviene nelle stelle. Prende il nome dal dio greco del Sole, Elio.

È l'elemento con il più basso punto di ebollizione fra tutti gli elementi. Può solidificare solo se sottoposto ad altissime pressioni.

In forma liquida viene utilizzato nella criogenia (il suo maggiore uso singolo, che utilizza circa un quarto della produzione), in particolare nel raffreddamento dei magneti superconduttori, con la principale applicazione commerciale rappresentata dalle apparecchiature per la risonanza magnetica nucleare; altri utilizzi industriali dell'elio sono la pressurizzazione e lo spurgo dei gas, la creazione di un'atmosfera protettiva per la saldatura ad arco e per processi particolari come la crescita di cristalli di silicio; un uso minore è quello di gas di sollevamento per palloni sonda e dirigibili oppure come gas nelle miscele per le immersioni di profondità.[2] Come con qualsiasi gas la cui densità sia diversa da quella dell'aria, inalando un piccolo volume di elio viene, temporaneamente, modificato il timbro e la qualità della voce umana. Nella ricerca scientifica, il comportamento delle due fasi fluide dell'elio-4 (elio I e l'elio II), è importante per i ricercatori che studiano la meccanica quantistica (in particolare la proprietà di superfluidità) e per quelli che sperimentano alcuni fenomeni, come la superconduttività, e i prodotti della materia vicino allo zero assoluto.

Laser ad elio e neon

Sulla Terra è relativamente raro: 5,2 ppm (parti per milione) in volume nell'atmosfera. La maggior parte dell'elio terrestre presente oggi è stato creato dal decadimento radioattivo naturale degli elementi radioattivi pesanti (torio e uranio, in particolare), in quanto le particelle alfa emesse da tali decadimenti sono composti da nuclei di elio-4. Questo elio radiogenico è intrappolato nel gas naturale in grandi concentrazioni, circa del 7% in volume, da cui viene estratto commercialmente grazie a un processo di separazione a bassa temperatura chiamato distillazione frazionata. In passato, l'elio era ritenuto una risorsa terrestre non rinnovabile poiché una volta rilasciato in atmosfera sfuggiva facilmente nello spazio.[3][4][5] Tuttavia, studi recenti suggeriscono che l'elio prodotto in profondità nella terra dal decadimento radioattivo sia in grado di raccogliersi in riserve di gas naturale in dosi maggiori di quelle attese;[6][7] in alcuni casi può essere rilasciato dall'attività vulcanica.[8]

  1. ^ Errore nelle note: Errore nell'uso del marcatore <ref>: non è stato indicato alcun testo per il marcatore trecc
  2. ^ Helium: Up, Up and Away? Melinda Rose, Photonics Spectra, October 2008. Accessed February 27, 2010. For a more authoritative but older 1996 pie chart showing U.S. helium use by sector, showing much the same result, see the chart reproduced in "Applications" section of this article.
  3. ^ Steve Connor, Why the world is running out of helium, in The Independent, London, 23 agosto 2010. URL consultato il 16 settembre 2013.
  4. ^ Ethan Siegel, Why the World Will Run Out of Helium, su Starts With A Bang, Scienceblogs.com, 12 dicembre 2012. URL consultato il 16 settembre 2013.
  5. ^ Witchalls, Clint (18 August 2010) Nobel prizewinner: We are running out of helium. New Scientist.
  6. ^ David Szondy, We may not be running out of helium after all, su gizmag.com. URL consultato il 1º aprile 2016.
  7. ^ Press release: The unbearable lightness of helium..., su EurekAlert, European Association of Geochemistry, 19 agosto 2015. URL consultato il 1º aprile 2016 (archiviato dall'url originale il 6 settembre 2015).
  8. ^ Ian Sample, Huge helium gas find in east Africa averts medical shortage, in The Guardian, 28 giugno 2016.

Elio

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