2-Heli

Català	Español		English	Français	Símbol: He	Nombre atòmic: 2
Heli	Helio		Helium	Hélium	Grup: 18	Període: 1
Família: gasos nobles		Configuració electrònica: 1s²

Generalitats
Descobridor/s: J. Janssen i N. Lockyer		Nacionalitat: França i Gran Bretanya		Any: 1868
*Origen del nom: Del grec helios* ( sol).**		Una mica d’història: L'heli va ser descobert de forma independent pel francès Pierre Janssen i l’anglès Norman Lockyer, en 1868 a l’analitzar l'espectre de la llum solar durant un eclipsi solar ocorregut aquell any, i trobar una línia d'emissió d'un element desconegut. Eduard Frankland va confirmar els resultats de Janssen i va proposar el nom helium per al nou element, en honor al déu grec del sol (helis) a què es va afegir el sufix -ium ja que s'esperava que el nou element fóra metàl·lic. Al 1895 Sir William Ramsay va aïllar l'heli descobrint que no era metàl·lic, a pesar de tot això el nom original es va conservar. Els químics suecs Nils Langlet i Per Theodor Cleve van aconseguir també, per la mateixa època, aïllar l'element. Al 1907 Ernest Rutherford i Thomas Royds van mostrar que les partícules alfa són nuclis d'heli. En 1908 el físic alemany Heike Kamerlingh Onnes va produir heli líquid refredant el gas fins a 0,9 K, el que li va fer mereixedor del premi Nobel. En 1926 el seu deixeble Willem Hendrik Keesom va aconseguir per primera vegada solidificar l'heli.
Estat natural: És el segon element químic en abundància en l'univers, després de l'hidrogen. A nivell del mar es troba en la proporció de 5,4 ppm, aquesta proporció augmenta lleugerament a majors alçades. Aproximadament 1 ppm de l’heli atmosfèric consisteix en ³He, un producte de la desintegració del triti, isòtop radioactiu de l’hidrogen. L’isòtop més comú de l’heli, el ⁴He, procedeix probablement de l’emissió de partícules alfa que produeixen les roques radioactives. El gas natural, amb un contingut d’un 0,4% d’heli és la font comercial més important. L’heli és molt comú a les estrelles més calentes. És un component important en les reaccions protó-protó i en cicle del carboni en les estrelles.		Estructura cristal·lina: Sistema Hexagonal
Abundància a l’ésser humà: -	Abundància a la Terra: A nivell del mar es troba en la proporció de 5,4 ppm, aquesta proporció augmenta lleugerament a majors alçades.		Abundància al Sistema Solar: 23·10⁷ ppb (parts per bilió en pes)

Propietats
Físiques	Massa atòmica (u)	Densitat (kg/m³)		Duresa (escala de Mohs)		Volum atòmic (cm³/mol)
	4,0026	0,1785		--		27,2
Tèrmiques	Estat d’agregació a 298 K	Punt de fusió (K)		Punt d’ebullició (K)
	gas	3,46		4,22
Radis	Radi atòmic (Å)	Radi iònic (Å)		Radi covalent (Å)
	0,49	-		0,93
Ionització	Afinitat electrònica (KJ/mol)	1a energia ionització (KJ/mol)	2a energia ionització (KJ/mol)		3a energia ionització (KJ/mol)		Estats d’oxidació
	0	2372,3	-		--		0
Elèctriques	Conductivitat elèctrica (mOhm.cm)^-1	Electròniques	Electronegativitat (Pauling)		Polaritzabilitat (Å³)
	--		--		0,2
Termodinàmiques	Calor d’atomització (KJ/mol d’àtoms)	Calor de fusió (KJ/mol)	Calor de vaporització (KJ/mol)		Calor específica (J/kg K)		Conductivitat tèrmica (J/m s ºC)
	0	0,02	0,1		5225		0,152
Altres	Potencial normal de reducció (v)	Caràcter metàl·lic	Precaucions: Els dipòsits d'heli gas de 5 a 10 K han d'emmagatzemar-se com si continguessin líquid a causa del gran increment de pressió que es produeix al escalfar el gas a temperatura ambient.
	0,00	No metall
	Característiques: és un gas monoatòmic incolor, inodor i insípid. No forma molècules, està constituït per àtoms simples d’heli i és la segona substància (després de l’hidrogen) més lleugera que es coneix. Pot considerar-se que no té cap activitat química. La seva única capa d’electrons està plena, cosa que li dona força estabilitat i per això la reacció amb altres elements és molt difícil i els compostos resultants bastant inestables. No obstant, s’han detectat molècules de compostos amb el neó i amb l’hidrogen i se n’han suggerit d’altres. A causa de l’abundància d’heli a l’Univers, l’existència d’aquestes reaccions, encara que rares, podrien ser d’importància en la cosmologia. En 1909, Rutherford va demostrar que les partícules alfa que emetien els compostos radioactius eren en realitat nuclis d’heli. Aquestes partícules alfa, una vegada produïdes per la substància radioactiva, capten electrons molt ràpidament per a convertir-se en àtoms estables d’heli. La major part de l’heli roman ocluit en els minerals de tori i urani en els que s’ha format i s’allibera al tractar aquests minerals amb àcids, tal com va descobrir Ramsey. La part que s’escapa del mineral es barreja amb altres gasos, principalment gas natural o passa a l’atmosfera. En les proximitats del zero absolut, presenta una sorprenent propietat descoberta en 1935 per científics del laboratori Kamerlingh-Onnes. Quan l’heli líquid es refreda per sota de 2,2ºK es transforma en l’anomenat heli II, un líquid amb propietats físiques úniques. No té punt de congelació, i la seva viscositat es fa més petita que la del gas (aproximadament una mil·lèsima part). Aquesta propietat, coneguda com a superfluidès, produeix fenòmens curiosos com la pujada del líquid per les parets del recipient que el conté. Una altra propietat que varia per sota de l’esmentada temperatura, és la conductivitat calorífica, que arriba a ser 800 vegades superior la del coure. Com a conseqüència d’aquesta gran facilitat per a conduir el calor, una petita variació de temperatura en qualsevol punt de la massa líquida es transmet quasi instantàniament a tota la massa, per això l’ebullició es produeix amb absoluta quietud, sense formació de bombolles. L’heli és el gas més difícil de liquar i és impossible solidificar-lo a la pressió atmosfèrica. Aquestes propietats fan que sigui útil com a refrigerant i, en el treball experimental, per a produir i mesurar temperatures pròximes al zero absolut. El ³He, l’isòtop més lleuger de l’heli i de massa 3, té un punt d’ebullició encara més baix que l’heli ordinari, i mostra propietats notablement diferents quan es liqua.

Isòtops
Isòtop	Protons	Neutrons	Símbol	Vida mitjana	Abundància (%)	Altres
Heli-3	2	1	³He	Estable	0,000137
Heli-4	2	2	⁴He	Estable	99,999863
Heli-6	2	4	⁶He	0,807 segons	0,00	Radioactiu
Heli-8	2	6	⁸He	0,119 segons	0,00	Radioactiu

Reactivitat
Descripció	Pot considerar-se que no té cap activitat química. La seva única capa d’electrons està plena, cosa que li dona força estabilitat i per això la reacció amb altres elements és molt difícil i els compostos resultants bastant inestables. No obstant, s’han detectat molècules de compostos amb el neó i amb l’hidrogen i se n’han suggerit d’altres. A causa de l’abundància d’heli a l’Univers, l’existència d’aquestes reaccions, encara que rares, podrien ser d’importància en la cosmologia. Sota la influència de descàrregues elèctriques o bombardejat amb electrons forma compostos amb el wolframi, iode, fluor i fòsfor.
Amb aire	No reacciona
Amb H₂O	No reacciona
*Amb HCL* 6M**	No reacciona
*Amb HNO₃* 15M**	No reacciona
*Amb NaOH* 6M**	No reacciona

Obtenció

Les principals fonts per a l’obtenció de l’heli són el gas natural, que conté entre el 2 i el 5%, i l’aire, en menor proporció.

Quan es parteix del gas natural es refreda aquest amb aire líquid fins que es condensen tots els components de la barreja excepte l’heli que roman en estat gasos i es separa.

Si es parteix d’aire, aquest es liqua i posteriorment es procedeix a la seva destil·lació fraccionada. La fracció que separa l’heli va acompanyada de neó i es necessari separar tot dos gasos fent passar la barreja per carbó actiu a -190ºC aprofitant la diferència d’absorció de tot dos.

L'heli pot sintetitzar-se bombardejant nuclis de liti o bor amb protons a alta velocitat.

Usos

L'heli és més lleuger que l'aire i a diferència del hidrogen no és inflamable, sent però el seu poder ascensional un 8% menor que el d'aquest, per la qual cosa s'empra com a gas de farcit en globus i zèppelins publicitaris, d'investigació atmosfèrica i per a realitzar reconeixements militars.

Encara sent l'anterior la principal, l'heli té més aplicacions:

Les atmosferes heli - oxigen s'empren en la immersió a gran profunditat, ja que l'heli és inert, menys soluble en la sang que el nitrogen i es difon 2,5 vegades més de pressa que aquest, la qual cosa redueix el temps requerit per a la descompressió, encara que aquesta ha de començar a major profunditat, i elimina el risc de necrosi per nitrogen (borratxera de les profunditats).

Pel seu baix punt de liqüefacció i evaporació pot utilitzar-se com refrigerant en aplicacions a temperatura extremadament baixa com en imants supercondutors i investigació criogènica a temperatures pròximes al zero absolut.

En cromatografia de gasos s'usa com a gas portador inert.

La atmosfera inert d'heli s'empra en la soldadura per arc i en la fabricació de cristalls de silici i germani, així com per a pressuritzar combustibles líquids de coets.

En túnels de vent supersònics.

Com agent refrigerant en reactors nuclears.

L' heli líquid troba cada vegada major ús en les aplicacions mèdiques de la imatge per ressonància magnètica (RMI).

Toxicitat

Desconeguda.