Fórmula de gas helio: estructura, propiedades, usos, preguntas de muestra

Sir William Ramsey descubrió el helio en la ciudad de Londres en 1895. Per Cleve y Nils Langlet lo descubrieron de forma independiente en Suecia. El helio recibe su nombre de la palabra griega helios, que significa «luz». Este término literalmente significa “Sol”. Debido a que fue descubierto cerca del Sol, el elemento recibió el nombre de Helio. En 1868, un astrónomo francés llamado Jules Janssen detectó la primera evidencia de helio cerca del Sol. A un científico inglés llamado Edward Frankland se le ocurrió el término «helio».

¿Qué es el helio?

El helio es un elemento no tóxico y no combustible. Este elemento está representado por He, que también es la fórmula química del gas helio. Su número atómico es 2. Es el primer gas noble de la tabla periódica, lo que significa que es un gas inerte. Este gas monoatómico no tiene color, olor ni sabor. Fue el primer gas descubierto en el sol y tiene numerosos usos en diversos sectores. Después del hidrógeno, el helio es el segundo elemento más ligero y común del universo. 

El helio se clasifica como un gas inerte ya que su orbital electrónico más externo contiene dos electrones. El helio también se puede encontrar en láseres, tanques de aire comprimido y refrigerantes de reactores nucleares. Entre todos los elementos, tiene los puntos de ebullición y fusión más bajos. La fusión nuclear de hidrógeno en las estrellas produce una gran cantidad de helio.

El helio es un elemento, lo que significa que solo tiene un tipo de átomo, el átomo de helio. Además, los átomos de helio tienen dos protones cada uno. Sin embargo, cambiar la cantidad de protones daría como resultado que el helio sea un elemento completamente diferente. El helio tiene un número atómico de dos porque cada átomo de helio contiene dos protones.  

Estructura del helio

Suele estar en forma monoatómica. Cuenta con una configuración eléctrica 1s _{2 .} La estructura del gas helio es una estructura cristalina de paquete cerrado. El helio pertenece al Período 1 del Grupo 18. Cuando se expone a un campo eléctrico, se vuelve rojo-naranja.  

Según la teoría de los orbitales moleculares, la fórmula del helio no se escribe como He ₂ . Sin embargo, la fórmula del gas helio He ₂ a veces es correcta porque, en la fase líquida, la fuerza de Van Der-Waal entre ellos se vuelve dominante. A presión normal, el helio líquido no se solidifica independientemente de la temperatura.

Isótopos de Helio

Un átomo de helio está formado por dos protones. El número de neutrones se divide entre los isótopos. He-3 a He-9 son los siete isótopos conocidos de helio. La mayoría de estos isótopos tienen varios esquemas de descomposición, con el tipo de descomposición determinado por la energía general del núcleo y el número cuántico del momento angular total.

Por tanto, los isótopos estables del helio son ³ He y ⁴ He. El helio-3 y el helio-4 tienen abundancias de 0,0002 por ciento y 99,9998 por ciento, respectivamente. La proporción de átomos de 4He a 3He en la atmósfera terrestre es de aproximadamente 1000000:1.

Propiedades del Gas Helio

Propiedades físicas

1. El helio es un gas incoloro e iNodero que no es combustible. Además, el helio es más ligero que el aire. Este gas también es algo soluble en agua y químicamente inerte.
2. Cuando se envía este gas, se encuentra en estado líquido y extremadamente frío. De hecho, hace tanto frío cuando se envía que solidifica todos los demás gases. El contacto con este helio líquido también puede causar congelación grave. El helio líquido se utiliza en la investigación criogénica, así como refrigerante de reactores nucleares.
3. El helio tiene un punto de ebullición de -268,928 grados centígrados.
4. El helio tiene una temperatura de punto de fusión de -272,2 °C.
5. Este gas es muy poco soluble en agua, con una solubilidad de 0,97 mL/100 mL a 0 °C y de 1,08 mL/100 mL a 50 °C.
6. Este gas también es insoluble en etanol. El helio tiene una densidad de vapor relativa de 0,14 (aire = 1).
7. A 20 °C, la viscosidad de este gas es de 1,953. El helio tiene un coeficiente de partición octanol/agua de 0,28 LogP. 

Propiedades químicas

1. La configuración electrónica del Helio es 1s ² .
2. Se sabe que la primera energía de ionización del helio es de 2372,3 kJ/mol , mientras que la segunda energía de ionización es de 5250,5 kJ/mol .
3. El radio de Vander Waals de He es de 140 picómetros .
4. La entalpía de fusión del He es 0,0138 kJ/mol .

Usos del helio

• El helio se utiliza principalmente en la investigación de la altitud y en globos meteorológicos.
• También se utiliza como gas protector inerte en soldadura autógena.
• Es el único enfriador capaz de bajar las temperaturas por debajo de 15K (-434oF).
• El helio también participa en la fabricación de cristales de germanio y silicio.
• El helio se utiliza en la detección de fugas en tuberías debido a su capacidad para penetrar sólidos considerablemente más rápido que el aire.
• Este gas helio también se utiliza como gas portador en la cromatografía de gases.
• El helio líquido tiene varios usos en criogenia, resonancia magnética nuclear (RMN) e imanes superconductores debido a su bajo punto de fusión. 

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: ¿Cuál es el propósito del helio?

Responder:

El gas helio se usa para inflar dirigibles, globos de investigación y globos de celebración. Se utiliza como barrera inerte para la soldadura por arco, así como para presurizar tanques de combustible de cohetes de combustible líquido y en túneles de viento supersónicos. 

Pregunta 2: ¿Por qué el punto de fusión del helio es tan bajo?

Responder: 

Como resultado de la interacción limitada entre los átomos de los gases nobles, tienen un punto de ebullición bajo. Vale la pena señalar que las interacciones intermoleculares aumentan con el tamaño atómico, razón por la cual el helio tiene un punto de ebullición más bajo que el neón, que está precedido por el argón, y así sucesivamente. 

Pregunta 3: ¿Se utiliza helio en aplicaciones médicas?

Responder: 

El gas helio se puede utilizar para tratar trastornos respiratorios como el asma y el enfisema. El helio líquido también tiene un uso medicinal, ya que se utiliza como medio de refrigeración para imanes y procesos de utilización en escáneres de resonancia magnética y espectrómetros de resonancia magnética nuclear. 

Pregunta 4: ¿Qué impacto tiene el helio en la salud humana?

Responder:

Aunque el helio es un gas no tóxico, tiene importantes implicaciones para la salud. Reduce los niveles de oxígeno que sustentan la vida del cuerpo. La inhalación excesiva de helio provoca mareos, vómitos y náuseas. Una baja concentración de oxígeno puede causar pérdida del conocimiento y muerte, lo que puede ocurrir sin previo aviso. Debido a la ingesta de helio, puede haber confusión y pérdida de juicio. Es un asfixiante básico que reduce la entrada de oxígeno del cuerpo. 

Pregunta 5: ¿Cuáles son las principales fuentes de Helio?

Responder: 

Los recursos subterráneos se utilizan para extraer gas helio. Sin embargo, estos recursos se están agotando gradualmente. El helio no se puede producir químicamente. El helio solo se puede producir por fusión. Consume mucha energía y tiene un alto costo de producción. Se encuentra como subproducto en las plantas de energía nuclear. Es un recurso limitado. Como resultado, el uso óptimo es fundamental.
El helio se puede obtener del sol. Los continuos procesos de fusión y fisión del sol producen helio, lo que lo convierte en la principal fuente de energía del sistema solar. 

Pregunta 6: ¿El helio es inflamable o no?

Responder: 

Quizás el uso más conocido del helio es como gas seguro y no inflamable para inflar globos de fiestas y desfiles. Sin embargo, el helio es un componente importante en muchos campos, incluida la investigación científica, la tecnología médica, la industria de alta tecnología, la exploración espacial y la defensa nacional.