Elio, l’elemento chimico

In cielo e in terra

Storia dell’elio elemento chimico

Era il 18 agosto 1868 quando l’astronomo francese Pierre Jules César Janssen, durante l’osservazione di una eclissi totale, rivolse verso il Sole i prismi da laboratorio che suddividono i raggi luminosi in uno spettro di colore. Fu proprio allora che notò una riga gialla e brillante nello spettro della cromosfera solare corrispondente ad una lunghezza d’onda fino ad allora sconosciuta, rilevando tracce di qualcosa che non aveva una controparte sulla Terra: l’elemento elio.
Gli elementi chimici, infatti si rivelano tramite successioni univoche di bande chiare e bande scure lungo lo spettro. Con meraviglia e stupore l’astronomo si accorse che le caratteristiche chimiche distintive del Sole non erano identiche a quelle ottenute in laboratorio: il prisma mostrava che sia la Terra che il Sole contengono idrogeno, carbonio, ossigeno, azoto, calcio, ferro, ma non l’elio, presente invece solo sul Sole.
Dunque, l’elio elemento chimico, è stato il primo elemento della tavola periodica ad essere scoperto in un posto diverso dalla Terra.

Peso atomico elio

La massa di una molecola, detta massa molecolare, è uguale alla somma delle masse atomiche di tutti gli atomi che compongono la molecola. Spesso si usano i termini peso atomico di un elemento chimico invece di massa atomica e peso molecolare di un composto al posto di massa molecolare. Il peso atomico dell’elio, pari a 4, è il più leggero peso atomico di tutti gli elementi chimici, dopo l’idrogeno.
A questo proposito una piccola curiosità. Considerando che la velocità del suono è inversamente proporzionale alla radice quadrata della massa molecolare dell’elemento chimico e che l'altezza (o la frequenza fondamentale) di un suono prodotto da una cavità riempita con un gas è invece proporzionale alla velocità del suono in quello stesso gas (la velocità del suono è maggiore nell'elio che nell'aria), inalando dell'elio si innalza la frequenza di risonanza della laringe, rendendo la voce acuta e stridula.

Il simbolo dell’elio

Il simbolo dell'elio è He ed un atomo di elio contiene 2 protoni, 2 neutroni e 2 elettroni.
L’elio è uno dei principali costituenti del Sole e delle stelle in generale; viene infatti prodotto dalle reazioni termonucleari, come isotopo dell'idrogeno (due isotopi, due atomi dello stesso elemento con differente numero di massa, hanno lo stesso numero di protoni, cioè lo stesso numero atomico, ma diverso numero di neutroni).
A differenza dell'idrogeno, l'elio è un gas inerte, cioè non reagisce quasi mai con nessun'altra sostanza chimica.

Dove si trova?

L’elio è l'elemento chimico più abbondante e più diffuso nell'Universo dopo l'idrogeno, molto raro invece sulla Terra. Sul nostro pianeta, l'elio si trova solo "intrappolato" in preziosi e sempre più rari giacimenti sotterranei, di fatto, quello che poteva stare in atmosfera è stato perduto nelle fasi iniziali di formazione della terra. È presente anche come prodotto di decadimento di elementi radioattivi, nei gas di alcune sorgenti di acque minerali, nei soffioni boraciferi (0,25%) e, infine, in quantità maggiore nei gas naturali.

Utilizzi dell’elio

Viene principalmente usato nei laboratori di tutto il mondo per la gascromatografia (ovvero il metodo di separazione dei composti allo stato di gas o di vapore). Un altro importante impiego dell’elio è come refrigerante (allo stato liquido è a -269°C) per i magneti delle apparecchiature ospedaliere per diagnostica NMR (risonanza magnetica nucleare).
Viene utilizzato, inoltre, per gonfiare dirigibili, palloni aerostatici, palloncini giocattolo. Grazie alla sua bassissima solubilità nei fluidi del corpo umano, l'elio viene miscelato con l'ossigeno e utilizzato come gas nelle immersioni subacquee, riducendo il pericolo di embolie.
L'elio è il gas più leggero e non è infiammabile, quindi viene utilizzato per il riempimento di palloni sonda, aerostati e dirigibili.