Elio (chimica)

Elio (chimica) Elemento chimico gassoso, inodore e incolore, di simbolo He e numero atomico 2; appartiene al gruppo VIIIA (o 18) della tavola periodica ed è pertanto un gas nobile.

Fu scoperto durante l’eclissi del 1868 dall’astronomo francese Pierre Janssen, il quale ne riconobbe le righe caratteristiche nello spettro di emissione della corona solare; fu tuttavia classificato come elemento da Edward Frankland e Joseph Norman Lockyer, che gli diedero il nome elio (dal greco helios, “sole”).

L’elio esiste solo sotto forma di molecole monoatomiche. Alla pressione di 25 atm solidifica a -272,2 °C e bolle a -268,9 °C; a temperatura ambiente ha densità 0,1664 g/l e peso atomico 4,0026.

Dopo l’idrogeno l’elio è l’elemento più diffuso nell’universo; al livello del mare, la sua concentrazione nell’atmosfera terrestre è di 5,4 parti su un milione (ppm), concentrazione che aumenta leggermente con l’altitudine. L’isotopo più comune, l’elio 4, deriva probabilmente da materiali radioattivi per cattura di elettroni da parte delle particelle alfa; circa una parte su un milione dell’elio atmosferico è tuttavia costituita da elio 3, prodotto del decadimento del trizio.

Poiché possiede tutti i livelli elettronici completi, l’elio è poco reattivo dal punto di vista chimico: fino a ora sono stati individuati soltanto composti con il neon e con l’idrogeno.

Al di sotto dei 2,8 K l’elio ordinario si trasforma in elio 2, o elio superfluido, cioè in un liquido apparentemente privo di viscosità, capace di passare attraverso minuscole crepe e porosità, e addirittura di risalire lungo le pareti del contenitore e traboccare. Recentemente è stata osservata anche la transizione dell’elio 3 alla fase superfluida; un risultato di grande interesse scientifico, ottenuto dai fisici David Lee, Douglas D. Osheroff e Robert C. Richardson e premiato con il Nobel per la fisica nel 1996.

L’elio trova impiego come gas di riempimento per palloni aerostatici perché, a differenza dell’idrogeno, rispetto al quale ha capacità ascensionale un poco minore, non è infiammabile; viene inoltre usato per pressurizzare e irrigidire la struttura dei razzi prima del decollo e per pressurizzare i serbatoi di idrogeno liquido, o di altro combustibile. Poiché è dotato di elevata conducibilità termica ma è chimicamente inerte, l’elio può essere utilizzato come mezzo per il trasferimento del calore nei reattori nucleari.

È usato nella saldatura ad arco (vedi Saldatura) in atmosfera inerte per materiali metallici leggeri, come leghe di alluminio e magnesio. Sostituisce l’azoto quale componente dell’atmosfera artificiale respirata dai palombari per ridurre il rischio di embolie, e in medicina è adoperato per alleviare difficoltà respiratorie di varia origine. Radiazioni di elio ionizzato da sincrociclotroni (vedi Acceleratore di particelle) sono utili nel trattamento dei tumori dell’occhio, e per ridurre l’estensione di malformazioni dei vasi sanguigni cerebrali.