2 He Helio 4,003
Gas noble bloque-s Periodo 1 Grupo 18

Helio

He · Elemento 2 · Gas noble

Inerte, ingrávido y escapando permanentemente: el helio es el único elemento que no se congela a presión ordinaria, por muy frío que lo hagas.

Estado a 20°C Gas
Masa atómica 4,003 u
Configuración electrónica1s²

Estructura

El átomo de helio

No es un diagrama de puntos sobre anillos — es una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² de cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que permite la formación de enlaces.

Nube orbital

Valores medidos

Ficha de propiedades

Cada barra muestra dónde se sitúa helio entre los 118 elementos según esa propiedad.

Física

Densidad 1,78e-4 g/cm³ 1%
Punto de fusión 1 K 0%
Punto de ebullición 4,2 K 0%
Calor específico 5,193 J/g·K
Conductividad térmica 0,151 W/m·K 10%

Atómica

Radio atómico 31 pm 0%
Radio covalente 28 pm
Radio de Van der Waals 140 pm

Electrónica

Electronegatividad —
Energía de ionización 2372,6 kJ/mol 100%
Afinidad electrónica —

Presencia

Abundancia en la corteza 0,52 mg/kg 48%

Identidad

SímboloHe
Número atómico2
Masa atómica4,0026 u
CategoríaGas noble
Bloques
Estructura cristalinahexagonal compacta
Estados de oxidación0
Descubierto1868
Descubierto porPierre Janssen & Norman Lockyer

Fuentes: pesos atómicos estándar de la IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Los valores marcados con ~ son predichos y no medidos.

Tamaño, a escala

¿Qué tamaño tiene el átomo de helio?

Radio de 31 pm: es decir, 0,031 nm, por lo que aproximadamente 16,13 millones de ellos, uno al lado del otro, abarcarían un milímetro.

Intervalo térmico

Sólido, líquido, gas y cuándo

Helio es líquido en un intervalo de 3 K, desde 1 K hasta 4 K.

Dónde se encuentra

Posición en la tabla

Helio se encuentra en el periodo 1, grupo 18. Todos los elementos del grupo 18 tienen el mismo número de electrones externos, por lo que se comportan de forma muy similar.

Otros Gases nobles

Todos los gases nobles

La historia

Qué es helio y cómo lo descubrimos

El elemento de la era espacial

El helio, llamado así por Helios, el dios griego del sol, tiene la distinción única de ser el único elemento descubierto en el espacio antes que en la Tierra. Detectado por primera vez en el espectro solar durante el eclipse solar de 1868, el helio es el segundo elemento más abundante del universo y, sin embargo, uno de los más raros en la Tierra.

Propiedades físicas extraordinarias

El helio presenta propiedades sorprendentes que desafían la experiencia cotidiana. Es el único elemento que no puede congelarse para convertirse en un sólido a presión normal; incluso en el cero absoluto (-273.15°C), el helio permanece líquido a menos que la presión supere las 25 atmósferas. A 2.17K, el helio-4 se convierte en un superfluido de viscosidad cero, capaz de fluir hacia arriba y atravesar poros del tamaño de moléculas.

Características del gas noble

Como el primer gas noble de la tabla periódica, el helio es completamente inerte desde el punto de vista químico en todas las condiciones conocidas. Su configuración electrónica (1s²) representa una capa completa, lo que lo convierte en el elemento más estable. No existen compuestos de helio de forma natural, aunque se han creado iones exóticos de hidruro de helio (HeH⁺) en condiciones de laboratorio.

Propiedades isotópicas

Helio-4 (⁴He): 99.999863% de abundancia; producido por la desintegración alfa de elementos radiactivos

Helio-3 (³He): 0.000137% de abundancia; extremadamente raro, posible combustible de fusión con un valor de $15,000 por gramo

Aplicaciones

Para qué se utiliza helio

Aplicaciones y usos de alta tecnología

🎈 Consumo y entretenimiento

  • Globos de fiesta: Proporciona elevación debido a una densidad 7 veces menor que la del aire
  • Alteración de la voz: Inhalar helio cambia la resonancia de las cuerdas vocales y produce una voz aguda (Nota: Puede ser peligroso; puede causar asfixia)
  • Dirigibles y zepelines: Los zepelines Goodyear utilizan más de 200,000 pies cúbicos de helio para una elevación segura y no inflamable

🧪 Aplicaciones científicas y médicas

  • Imanes de resonancia magnética: Enfría los imanes superconductores hasta 4.2K (-269°C); cada equipo de resonancia magnética requiere 1,500-1,700 litros
  • Mezclas respiratorias: El heliox (80% helio, 20% oxígeno) trata el asma grave y la enfermedad por descompresión
  • Buceo en aguas profundas: El trimix (helio, nitrógeno, oxígeno) previene la narcosis por nitrógeno a profundidades >30 metros
  • Detección de fugas: El pequeño tamaño atómico del helio lo hace ideal para encontrar fugas diminutas en sistemas de vacío y tuberías
  • Cromatografía: Gas portador en cromatografía de gases debido a su inercia química y conductividad térmica

🚀 Aeroespacio y tecnología

  • Enfriamiento de motores de cohetes: El Falcon 9 de SpaceX utiliza helio para presurizar los tanques de combustible y enfriar los motores
  • Control de actitud de satélites: Los propulsores de gas frío utilizan helio presurizado para maniobrar naves espaciales con precisión
  • Enfriamiento de telescopios: Los instrumentos del telescopio espacial James Webb se enfrían con helio líquido hasta 7K para la detección infrarroja
  • Fabricación de semiconductores: Crea una atmósfera inerte durante la producción de chips de silicio y la implantación iónica

🔬 Aplicaciones de investigación

  • Aceleradores de partículas: El Gran Colisionador de Hadrones utiliza 130 toneladas de helio líquido para enfriar los imanes superconductores
  • Investigación nuclear: El helio-3 se utiliza para la detección de neutrones y en posibles reactores de fusión
  • Investigación criogénica: Permite alcanzar temperaturas cercanas al cero absoluto para experimentos cuánticos

Manejo

Seguridad

Información de seguridad y manipulación

⚠️ Peligros principales

ASFIXIANTE SIMPLE; PELIGRO DE DESPLAZAMIENTO DEL OXÍGENO

  • Riesgo de asfixia: Las concentraciones >20% pueden desplazar el oxígeno
  • Sin propiedades de advertencia: Incoloro e inodoro; indetectable sin instrumentos
  • Dispersión rápida: Al ser más ligero que el aire, el helio asciende y puede acumularse en zonas altas

🛡️ Directrices de OSHA

  • Sin PEL establecido: El helio es fisiológicamente inerte
  • Normas para espacios confinados: Seguir la norma 29 CFR 1910.146 para espacios confinados
  • Monitorización del oxígeno: Mantener >19.5% de oxígeno en las áreas de trabajo
  • Requisitos de ventilación: Garantizar una ventilación adecuada para evitar la acumulación

🧤 Equipo de protección personal

  • Protección respiratoria: Equipo de respiración autónomo en entornos con poco oxígeno
  • Protección ocular: Gafas de seguridad al manipular sistemas presurizados
  • Protección criogénica: Guantes aislantes y pantalla facial para el helio líquido
  • Ropa: Mangas largas y pantalones para evitar el contacto de la piel con el gas o líquido frío

📦 Almacenamiento y manipulación

  • Bombonas de gas: Almacenar en posición vertical, aseguradas y en zonas bien ventiladas
  • Presión: Normalmente se almacena a 200-300 bar (3000-4500 psi)
  • Temperatura: Mantener las bombonas por debajo de 50°C (122°F)
  • Helio líquido: Almacenar en recipientes Dewar especializados con sistemas de alivio de presión
  • Manipulación: Utilizar equipos de elevación adecuados; nunca hacer rodar ni arrastrar las bombonas

🚨 Procedimientos de emergencia

Fuga de gas:

  • Evacuar inmediatamente hacia un lugar con aire fresco
  • Ventilar la zona de arriba hacia abajo (el helio asciende)
  • Controlar los niveles de oxígeno antes de volver a entrar
  • Comprobar si hay fugas con una solución jabonosa o un detector ultrasónico

Incidente por inhalación:

  • Llevar inmediatamente a la víctima a un lugar con aire fresco
  • Controlar la respiración y el estado de consciencia
  • Administrar oxígeno si está disponible y se cuenta con formación
  • Llamar a los servicios de emergencia si la víctima está inconsciente

Exposición criogénica:

  • Alejarse inmediatamente de la fuente de frío
  • Calentar gradualmente las zonas afectadas con agua tibia
  • No frotar ni masajear el tejido congelado
  • Buscar atención médica inmediata en caso de congelación grave

⚠️ Precauciones especiales

  • Nunca inhalar helio puro: Puede causar una pérdida rápida del conocimiento
  • Advertencia sobre los globos: Inhalar el contenido de varios globos puede ser mortal
  • Espacios confinados: Utilizar una monitorización atmosférica continua
  • Sistemas de presión: Seguir los códigos ASME para recipientes a presión

Respuestas rápidas

Preguntas frecuentes sobre Helio

¿Qué es Helio?

Helio (símbolo He) es el elemento 2 de la tabla periódica, un Gas noble del periodo 1, grupo 18. Inerte, ingrávido y escapando permanentemente: el helio es el único elemento que no se congela a presión ordinaria, por muy frío que lo hagas. A temperatura ambiente es un gas.

¿Cuál es la configuración electrónica de Helio?

La configuración electrónica en estado fundamental de Helio es 1s², con 1 capa ocupada y la distribución 2. Su capa externa contiene 8 electrones, lo que determina su comportamiento en los enlaces.

¿Cuáles son los puntos de fusión y ebullición de Helio?

Helio se funde a 1 K (-272.2 °C) y hierve a 4.2 K (-268.9 °C).

¿Cuál es la masa atómica de Helio?

La masa atómica estándar de Helio es 4.003 u. Es un promedio ponderado de sus isótopos naturales, por lo que rara vez es un número entero.

¿Qué densidad tiene Helio?

Helio es un gas a temperatura ambiente; su densidad es de aproximadamente 0.178 g/L a 0 °C y 1 atm: es aproximadamente más ligero que el aire.

¿Quién descubrió Helio y cuándo?

Helio fue descubierto en 1868 por Pierre Janssen & Norman Lockyer. Recibe su nombre de griego helios, el Sol; se encontró allí antes que en la Tierra.

¿Qué tan común es Helio en la Tierra?

Helio constituye aproximadamente 0.52 mg/kg de la corteza terrestre; es realmente raro, por lo que resulta caro.