
Elio (Dal greco helios, "sole"), elemento gassoso
inerte, inodore e incolore, di simbolo He e numero atomico 2.
Appartiene al gruppo VIIIB (o 18) della tavola periodica ed è
pertanto un gas nobile.
Fu scoperto dall'astronomo francese Pierre Janssen nello spettro
della corona solare durante l'eclissi del 1868 e poco tempo dopo
classificato come elemento da Edward Frankland e Joseph Norman
Lockyer; nel 1895 fu osservato nelle inclusioni gassose di
minerali radioattivi da William Ramsay.
Proprietà e diffusione
L'elio esiste solo sotto forma di molecole monoatomiche ed è,
dopo l'idrogeno, l'elemento gassoso più leggero. 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 4,003.
Poiché possiede tutti i livelli elettronici completi, le
reazioni con altri elementi sono molto complesse; ciononostante
sono stati individuati composti con il neon e con l'idrogeno. A
causa della sua abbondanza nell'universo, la caratterizzazione di
reazioni dell'elio sarebbe di enorme importanza nell'ambito della
cosmologia.
Il basso valore del suo punto di ebollizione lo rende
utilizzabile come refrigerante e per raggiungere o misurare
temperature prossime allo zero assoluto. Al di sotto dei 2,8 K si
trasforma in elio 2, chiamato anche elio superfluido, 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. La scoperta della
transizione dell'elio 3 alla fase superfluida, da parte dei
fisici David M. Lee, Douglas D. Osheroff e Robert C. Richardson,
è stata premiata con il Nobel per la fisica del 1996.
Dopo l'idrogeno è l'elemento più diffuso nell'universo; a
livello del mare la sua concentrazione nell'atmosfera terrestre
è di 5,4 parti su un milione ma aumenta leggermente con l'altitudine.
Circa una parte su un milione dell'elio atmosferico è costituita
da elio 3, prodotto del decadimento del trizio, l'isotopo pesante
e radioattivo dell'idrogeno. L'isotopo più comune, l'elio 4,
deriva invece probabilmente da materiali radioattivi per cattura
di elettroni da parte delle particelle alfa. Il gas naturale, che
contiene in media lo 0,4% di elio, è la maggior fonte
commerciale di elio.
Usi
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, può
essere utilizzato come mezzo per il trasferimento del calore nei
reattori nucleari.
È usato nella saldatura ad arco in atmosfera inerte per
materiali metallici leggeri, come leghe di alluminio e magnesio.
Sostituisce l'azoto come componente dell'atmosfera artificiale
respirata dai palombari per ridurre il rischio di embolie, e in
medicina viene adoperato per alleviare le difficoltà
respiratorie di varia origine. Radiazioni di elio ionizzato da
sincrociclotroni sono utili nel
trattamento dei tumori dell'occhio, e per ridurre l'estensione di
malformazioni dei vasi sanguigni cerebrali.