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.