Eccoci al secondo elemento della tavola periodica, uno dei più semplici: l’Elio, un gas nobile incolore, inodore, insapore, non tossico e inerte.

Si presenta come gas monoatomico e, dopo l’idrogeno, è l’elemento più leggero ed abbondante nell’universo osservabile, essendo presente in circa il 24% della massa totale elementare, che è più di 12 volte la massa complessiva di tutti gli elementi più pesanti.

L’elio viene prodotto sia della fusione nucleare, sia del decadimento radioattivo e la maggior parte di questo gas presente nell’universo è l’elio-4, che si crede si sia formato durante il Big Bang. Grandi quantità di nuovo elio vengono, però, continuamente create dalla fusione nucleare dell’idrogeno che avviene nelle stelle.

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.

CARATTERISTICHE:

• A temperatura e pressione standard, l’elio esiste solo come gas monoatomico e condensa solo in condizioni estreme.
• L’elio solido esiste solo alla pressione di circa 100 MPa a 15 K (ossia -258,15°C); all’incirca a questa temperatura, subisce una transizione tra le forme, nella quale gli atomi strettamente impacchettati assumono rispettivamente una configurazione cubica o esagonale.

DISPONIBILITÀ.

Nell’universo:

L’elio è l’elemento più diffuso dell’universo dopo l’idrogeno, forma più del 25% in massa nelle stelle e mantiene un ruolo importante nelle reazioni responsabili della quantità di energia che esse producono. L’abbondanza di elio è troppo grande per essere spiegata dalle sole reazioni all’interno delle stelle, ma è coerente con il modello del Big Bang e si ritiene che la maggior parte dell’elio presente nell’universo si sia formata nei tre minuti successivi al “grande scoppio” primordiale.

Sulla Terra:

E’ presente nell’atmosfera terrestre in un rapporto di 5 ppm (patri per milione), si trova come prodotto del decadimento di alcuni minerali radioattivi, specificamente, nei minerali di uranio e torio, ed è prodotto da questi elementi tramite decadimento radioattivo, nella forma di particelle alfa.

Si trova, inoltre, in alcune acque minerali, nei gas vulcanici e in certi depositi di gas naturali degli Stati Uniti.

Poiché l’elio è più leggero dell’aria, si usa per gonfiare dirigibili e palloni. Nonostante il fatto che l’idrogeno sia oggettivamente più leggero, che fornisca una spinta verso l’alto maggiore ed abbia una permeabilità inferiore attraverso le membrane, l’elio non è infiammabile, è un gas ritardante di fiamma e risulta, pertanto, assai meno pericoloso.

Nei razzi, l’elio è usato come mezzo di separazione e movimentazione tra il combustibile e il comburente. Viene anche impiegato per ripulire i serbatoi di comburente e combustibile prima del lancio e per il preraffreddamento dell’idrogeno liquido, sempre prima del lancio.

UTILIZZI:

Sebbene si tratti di un elemento molto semplice nella sua composizione, l’elio viene introdotto in molte attività umane, come per esempio:

• nei laser a elio-neon (dei piccoli di laser a gas che producono un raggio rosso) è stato molto utilizzato nel passato come lettore di codice a barre e puntatore laser, prima di essere rimpiazzato quasi dappertutto dai più economici diodi laser
• essendo un gas inerte con elevata conducibilità termica, trasparente ai neutroni, e che non forma isotopi radioattivi all’interno dei reattori nucleari, è usato come mezzo di trasporto del calore in alcuni reattori raffreddati a gas
• mescolato con un gas inerte più pesante come lo xeno, è utilizzato per refrigerazione termoacustica, in quanto ha un elevato coefficiente di dilatazione adiabatica
• viene anche impiegato per gonfiare palloncini in mylar o lattice per usi ludici. Data la sua scarsa densità, è un ottimo (ma costoso) sostituto dell’idrogeno
• viene sfruttato in campo medico, diluito con l’aria ambientale, per effettuare dei test spirometrici per verificare la capacità di riempimento dei polmoni
• allo stato liquido, trova un utilizzo crescente nell’imaging a risonanza magnetica, in quanto l’applicazione medica di questa tecnologia si sta diffondendo molto nell’ultimo periodo
• sempre in forma liquida, viene usato nella criogenia con la principale applicazione commerciale
• altri impieghi industriali dell’elio sono la pressurizzazione e lo spurgo dei gas e per processi particolari, come la crescita di cristalli di silicio. Un uso minore è quello di gas di sollevamento per palloni, oppure come gas nelle miscele per le immersioni di profondità.

L’uso di un gas inerte come l’elio ha vantaggi per l’ambiente sui sistemi di refrigerazione tradizionali che contribuiscono alla distruzione dell’ozono e causano il riscaldamento globale. Proprio per questo motivo, l’elio dovrebbe essere usato più spesso in questi sistemi, poiché meno inquinante ed anche relativamente facile da reperire.

Samuele  Gazerro 1E