Elemento químico · gas noble
Helio
El helio es un gas incoloro, inodoro e inerte. Se utiliza en globos, criogenia y como atmósfera protectora.
Propiedades rápidas
- Nº atómico
- 2
- Peso atómico
- 4.0026
- Grupo
- 18
- Periodo
- 1
- Estado
- gas
- Bloque
- S
- Valencia
- 0
- Tipo
- gas noble
Qué es el helio
El helio (He) es el elemento número 2, el gas noble más ligero y el segundo elemento más abundante del universo tras el hidrógeno, aunque en la Tierra es escaso. Tiene una historia única: se detectó primero en el Sol, en 1868, analizando su luz durante un eclipse, y no se halló en la Tierra hasta 27 años después; de ahí su nombre, del griego helios, «Sol». Es químicamente inerte y no llega a solidificar ni en el cero absoluto a presión normal. Su uso más valioso no son los globos, sino la criogenia: el helio líquido, a −269 °C, es lo que enfría los imanes superconductores de las máquinas de resonancia magnética.
Para qué sirve el helio
Criogenia
El helio se utiliza en criogenia debido a su extremadamente bajo punto de ebullición, cercano a -269°C. Es esencial para enfriar imanes superconductores en equipos de resonancia magnética y en aceleradores de partículas.
Globos y dirigibles
Gracias a su baja densidad y no inflamabilidad, el helio es ideal para llenar globos y dirigibles. Su uso es preferido sobre el hidrógeno, que es inflamable, haciendo del helio una opción más segura.
Atmósfera protectora
En la industria electrónica y de soldadura, el helio se emplea como una atmósfera protectora inerte para evitar reacciones no deseadas durante la fabricación de semiconductores y en procesos de soldadura de metales.
Respiración en buceo
El helio se mezcla con oxígeno para crear heliox, una mezcla respiratoria utilizada por buceadores a grandes profundidades para reducir los efectos narcóticos del nitrógeno.
Detección de fugas
Debido a su pequeño tamaño atómico, el helio es utilizado para detectar fugas en sistemas de vacío y recipientes a presión, ya que puede penetrar a través de pequeñas fisuras.
Datos del helio
- Número atómico (Z)
- 2
- Peso atómico relativo
- 4,0026
- Punto de fusión
- −272,20 (a 25 atm) °C
- Punto de ebullición
- −268,93 °C
- Densidad
- 0,1786 g/L (gas, 0 °C, 1 atm)
- Electronegatividad (Pauling)
- — (no aplica, gas noble)
- Radio atómico
- 31 pm
- Energía de 1ª ionización
- 2372,3 kJ/mol
- Afinidad electrónica
- no forma anión
- Estructura cristalina
- hexagonal compacta (HCP) a baja T
- Color / aspecto
- incoloro, inodoro, insípido
- Origen del nombre
- del griego «helios» (sol), porque se detectó primero en el espectro solar
- Descubrimiento
- 1868 · Pierre Janssen y Norman Lockyer (espectro solar); aislado por William Ramsay en 1895 (Francia / Reino Unido)
El peso atómico relativo no lleva unidades. El valor mostrado está redondeado para consulta; algunos elementos presentan un intervalo según su composición isotópica. Consulta los valores y notas de CIAAW.
Propiedades del helio
Propiedades físicas
El helio es un gas incoloro e inodoro con una densidad muy baja, aproximadamente 0.1786 g/L a 0°C y 1 atm. Tiene el punto de ebullición más bajo de todos los elementos, -268.93°C, y no se solidifica a menos que se aplique presión. Es un excelente conductor térmico y su estado líquido se utiliza en aplicaciones criogénicas.
Propiedades químicas
Químicamente, el helio es extremadamente inerte debido a su configuración electrónica completa. No reacciona con otros elementos y no forma compuestos químicos bajo condiciones normales. Su inercia química lo hace seguro para una variedad de aplicaciones industriales y médicas.
Configuración electrónica
La configuración electrónica abreviada del helio es:
1s²
En notación desarrollada completa:
1s²
Esta configuración corresponde al átomo neutro, con 2 electrones. Las reglas de Aufbau, Hund y Pauli ayudan a interpretarla, aunque el orden de llenado simplificado tiene excepciones. Los electrones de valencia participan en el enlace; en los metales de transición también pueden intervenir electrones de subniveles d de un nivel interior.
Estados de oxidación y valencias del helio
| Estado | Ejemplo(s) | Frecuencia |
|---|---|---|
| 0 | He atómico (siempre como gas monoatómico) | único |
Si lo que necesitas es formular, en la página de la valencia del helio está cada estado de oxidación con su ejemplo resuelto y de dónde sale a partir de la configuración electrónica.
Historia del helio
El helio fue descubierto en 1868 por el astrónomo francés Jules Janssen y el astrónomo británico Joseph Norman Lockyer. Ambos observaron una línea amarilla desconocida en el espectro de la luz solar durante un eclipse solar, que no coincidía con ningún elemento conocido en la Tierra. Lockyer propuso el nombre 'helio', derivado del dios griego del Sol, Helios. No fue hasta 1895 que el helio fue aislado en la Tierra por el químico británico Sir William Ramsay, quien lo encontró en un mineral de uranio.
Cómo se obtiene el helio
El helio se obtiene casi exclusivamente como subproducto del gas natural rico en helio (concentraciones del 0,3 % al 7 %) en yacimientos de Texas y Kansas (EE.UU.), Catar, Argelia y Rusia. El gas natural se enfría hasta −205 °C para licuar metano, nitrógeno y el resto de componentes, dejando una mezcla He-N₂ que se purifica por destilación criogénica y adsorción en carbón activo. El helio escapa permanentemente de la atmósfera terrestre al espacio, por lo que es un recurso no renovable a escala humana: una vez liberado, se pierde.
Compuestos habituales
| Fórmula | Nombre | Descripción |
|---|---|---|
| No hay compuestos conocidos | Helio elemental | El helio no forma compuestos químicos bajo condiciones normales debido a su inercia química. |
Dónde se encuentra el helio
El helio es escaso en la Tierra y se encuentra principalmente en depósitos de gas natural, donde se produce por desintegración radiactiva de elementos pesados. En el universo, es abundante y se forma en las estrellas a través de la fusión nuclear del hidrógeno. No se encuentra en la corteza terrestre en cantidades significativas debido a su tendencia a escapar al espacio.
Isótopos del helio
| Isótopo | Masa | Abundancia | Vida media |
|---|---|---|---|
| He-3 | 3,01603 u | 0,000137 % | estable |
| He-4 | 4,00260 u | 99,999863 % | estable |
| He-5 | 5,01222 u | — | 7,6 × 10⁻²² s |
| He-6 | 6,01886 u | — | 806,7 ms |
| He-8 | 8,03393 u | — | 119,1 ms |
Curiosidades sobre el helio
-
El helio es el único elemento que no puede solidificarse simplemente reduciendo la temperatura; requiere una presión adicional para convertirse en sólido.
-
A diferencia de otros gases, el helio no puede ser atrapado por la gravedad terrestre y lentamente escapa al espacio, lo que lo hace un recurso finito en la Tierra.
-
El helio es crucial para la investigación científica, especialmente en física de bajas temperaturas, donde se utiliza para alcanzar temperaturas cercanas al cero absoluto.
El helio en la tabla periódica
- Tipo: gas noble.
- Grupo: grupo 18 (gases nobles).
- Periodo: 1.
- Bloque: S (el último electrón se aloja en un orbital de tipo s).
- Valencia principal: 0.
Compara con el resto de gases nobles o con los elementos del periodo 1.
Diferencias entre helio y neón
Helio y neón son los dos primeros gases nobles de la tabla periódica, pero tienen comportamientos muy distintos. El helio es el segundo elemento más ligero del universo y su origen es principalmente la desintegración alfa de elementos radiactivos en la corteza terrestre; el neón se forma por nucleosíntesis estelar. El helio se licúa a −269 °C (el punto de ebullición más bajo de cualquier sustancia) y se usa en criogenia; el neón emite la característica luz rojo-naranja de los letreros luminosos al excitarse eléctricamente, algo que el helio no hace con la misma intensidad.
Consulta también la ficha completa del neón (Ne).
Otros elementos del grupo 18 (gases nobles)
Otros elementos del periodo 1
Navegar entre elementos
Descarga la tabla periódica en PDF
Errores frecuentes en exámenes (EBAU / ESO)
-
⚠Decir que el helio tiene valencia 0 «porque no tiene electrones».
El helio tiene 2 electrones, ambos en el orbital 1s. No tiene valencia porque su capa de valencia ya está completa (1s²) y, por tanto, no necesita ganar, perder ni compartir electrones para ser estable. Es la razón por la que es un gas noble.
-
⚠Confundir helio con hidrógeno en globos.
Aunque ambos son ligeros, el helio es inerte y no inflamable, mientras que el hidrógeno (H₂) es explosivo: por eso los dirigibles modernos y los globos comerciales usan helio (catástrofe del Hindenburg, 1937, marcó el cambio definitivo).
-
⚠Olvidar que el helio se descubrió en el Sol antes que en la Tierra.
Janssen y Lockyer identificaron una línea espectral amarilla a 587,49 nm en el Sol durante el eclipse de 1868; Ramsay no aisló el helio terrestre hasta 1895. Es el único elemento descubierto en otro cuerpo celeste antes que en la Tierra.
-
⚠Asumir que el helio siempre es monoatómico.
A temperatura ambiente el helio es monoatómico, pero a temperaturas muy bajas (< 4 K) y altas presiones forma especies excitadas como el dímero He₂* (excímero) y el ion He₂⁺. No son enlaces químicos en sentido estricto, pero existen y aparecen en química cuántica.