2 He Elio 4.003
Gas nobile s-block Period 1 Group 18

Elio

He · Element 2 · Noble gases

Inert, weightless and permanently escaping: helium is the only element that will not freeze at ordinary pressure, no matter how cold you make it.

STATO A 20°C Gas
MASSA ATOMICA 4.003 u
ELECTRON CONFIGURATION 1s²

Struttura

L'atomo di elio

Non è un diagramma di punti su anelli, ma un campionamento Monte Carlo della densità di probabilità effettiva |ψ|² per ogni sottolivello occupato. Trascinate per ruotare. Il blu e il viola indicano segni opposti della funzione d'onda, rendendo possibile il legame.

Nuvola orbitale

Valori misurati

Scheda delle proprietà

Ogni barra mostra dove si colloca elio tra tutti i 118 elementi per quella proprietà.

Fisico

Densità 1.78e-4 g/cm³ 1%
Punto di Fusione 1 K 0%
Punto di Ebollizione 4.2 K 0%
Calore specifico 5.193 J/g·K
Conduttività Termica 0.15 W/m·K 10%

Atomico

Raggio Atomico 31 pm 0%
Raggio covalente 28 pm
Raggio di van der Waals 140 pm

Elettronico

Elettronegatività
energia di ionizzazione 2372.6 kJ/mol 100%
Affinità Elettronica

Presenza

Abbondanza nella crosta 0.52 mg/kg 48%

Identità

SimboloHe
Numero atomico2
Massa atomica4.003 u
CategoriaGas nobile
Bloccos
Struttura cristallinastruttura esagonale compatta
Stati di ossidazione0
Scoperto1868
Scoperto daPierre Janssen & Norman Lockyer

Fonti: masse atomiche standard IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. I valori contrassegnati da ~ sono predetti anziché misurati.

Dimensioni, in scala

How big is an elio atom?

Radius 31 pm — that is 0.031 nm, so about 16129 million of them side by side would span a millimetre.

Intervallo termico

Solid, liquid, gas — and when

Elio is liquid over a 3 K window, from 1 K to 4 K.

Dove si trova

Posizione nella tavola

Elio sits in period 1, group 18. Everything in group 18 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.

OTHER GAS NOBILI

All gas nobili

La storia

Che cos'è elio e come lo abbiamo scoperto

L'elemento dell'era spaziale

L'elio, chiamato così in onore di Helios, il dio greco del sole, ha l'unica peculiarità di essere l'unico elemento scoperto nello spazio prima che sulla Terra. Rilevato per la prima volta nello spettro del sole durante l'eclissi solare del 1868, l'elio è il secondo elemento più abbondante nell'universo, ma uno dei più rari sulla Terra.

Proprietà fisiche straordinarie

L'elio presenta proprietà notevoli che sfidano l'esperienza comune. È l'unico elemento che non può essere congelato in forma solida a pressione normale: anche allo zero assoluto (-273.15°C), l'elio rimane liquido finché la pressione non supera 25 atmosfere. A 2.17K, l'elio-4 diventa un superfluido a viscosità nulla, capace di scorrere verso l'alto e attraverso pori delle dimensioni delle molecole.

Caratteristiche del gas nobile

Essendo il primo gas nobile nella tavola periodica, l'elio è completamente inerte dal punto di vista chimico in tutte le condizioni note. La sua configurazione elettronica (1s²) rappresenta un guscio completo, rendendolo l'elemento più stabile. In natura non esistono composti dell'elio, sebbene in laboratorio siano stati creati esotici ioni idruro di elio (HeH⁺).

Proprietà isotopiche

Elio-4 (⁴He): abbondanza del 99.999863% - prodotto dal decadimento alfa di elementi radioattivi

Elio-3 (³He): abbondanza dello 0.000137% - estremamente raro, potenziale combustibile per la fusione del valore di $15,000 per grammo

Applicazioni

A cosa serve elio

Applicazioni e usi high-tech

🎈 Consumo e intrattenimento

  • Palloncini per feste: Forniscono sollevamento grazie a una densità 7 volte inferiore a quella dell'aria
  • Alterazione della voce: Inalare elio modifica la risonanza delle corde vocali, creando una voce acuta (Nota: può essere pericoloso - può causare asfissia)
  • Dirigibili e blimp: I blimp Goodyear usano oltre 200,000 piedi cubi di elio per un sollevamento sicuro e non infiammabile

🧪 Applicazioni scientifiche e mediche

  • Magneti per la risonanza magnetica: Raffredda i magneti superconduttori a 4.2K (-269°C) - ogni apparecchio per la risonanza magnetica richiede 1,500-1,700 litri
  • Miscele respiratorie: Heliox (80% elio, 20% ossigeno) tratta l'asma grave e la malattia da decompressione
  • Immersioni in acque profonde: Il trimix (elio, azoto, ossigeno) previene la narcosi da azoto a profondità superiori a 30 metri
  • Rilevamento delle perdite: Le ridotte dimensioni atomiche dell'elio lo rendono ideale per trovare minuscole perdite nei sistemi sottovuoto e nelle condutture
  • Cromatografia: Gas di trasporto nella cromatografia gassosa grazie all'inerzia chimica e alla conducibilità termica

🚀 Aerospazio e tecnologia

  • Raffreddamento dei motori a razzo: SpaceX Falcon 9 usa elio per pressurizzare i serbatoi del carburante e raffreddare i motori
  • Controllo dell'assetto dei satelliti: I propulsori a gas freddo usano elio pressurizzato per manovrare con precisione i veicoli spaziali
  • Raffreddamento dei telescopi: Gli strumenti del James Webb Space Telescope sono raffreddati con elio liquido a 7K per il rilevamento nell'infrarosso
  • Produzione di semiconduttori: Crea un'atmosfera inerte durante la produzione dei chip al silicio e l'impianto ionico

🔬 Applicazioni nella ricerca

  • Acceleratori di particelle: Il Large Hadron Collider usa 130 tonnellate di elio liquido per raffreddare i magneti superconduttori
  • Ricerca nucleare: Elio-3 per il rilevamento dei neutroni e per potenziali reattori a fusione
  • Ricerca criogenica: Raggiungimento di temperature prossime allo zero assoluto per esperimenti quantistici

Manipolazione

Sicurezza

Informazioni sulla sicurezza e la manipolazione

⚠️ Pericoli principali

SEMPLICE ASFISSIANTE - PERICOLO DI SPOSTAMENTO DELL'OSSIGENO

  • Rischio di asfissia: Concentrazioni superiori al 20% possono spostare l'ossigeno
  • Assenza di proprietà di avvertimento: Incolore e inodore, non rilevabile senza strumenti
  • Dispersione rapida: Essendo più leggero dell'aria, l'elio sale e può accumularsi nelle zone alte

🛡️ Linee guida OSHA

  • Nessun PEL stabilito: L'elio è fisiologicamente inerte
  • Regole per gli spazi confinati: Seguire la norma 29 CFR 1910.146 per gli spazi confinati
  • Monitoraggio dell'ossigeno: Mantenere oltre il 19.5% di ossigeno nelle aree di lavoro
  • Requisiti di ventilazione: Garantire una ventilazione adeguata per evitare accumuli

🧤 Dispositivi di protezione individuale

  • Protezione respiratoria: Apparecchi di respirazione autonomi negli ambienti a basso tenore di ossigeno
  • Protezione degli occhi: Occhiali di sicurezza durante la manipolazione di sistemi pressurizzati
  • Protezione criogenica: Guanti isolanti e visiera per l'elio liquido
  • Abbigliamento: Maniche lunghe e pantaloni per prevenire il contatto della pelle con il gas o il liquido freddo

📦 Conservazione e manipolazione

  • Bombole di gas: Conservare in posizione verticale, fissate, in aree ben ventilate
  • Pressione: Generalmente conservato a 200-300 bar (3000-4500 psi)
  • Temperatura: Mantenere le bombole al di sotto di 50°C (122°F)
  • Elio liquido: Conservare in dewar specializzati con sistemi di scarico della pressione
  • Manipolazione: Usare apparecchiature di sollevamento adeguate - non far rotolare né trascinare le bombole

🚨 Procedure di emergenza

Perdita di gas:

  • Evacuare immediatamente verso l'aria aperta
  • Ventilare l'area dall'alto verso il basso (l'elio sale)
  • Monitorare i livelli di ossigeno prima del rientro
  • Controllare le perdite usando una soluzione saponata o un rilevatore a ultrasuoni

Incidente per inalazione:

  • Portare immediatamente la vittima all'aria aperta
  • Monitorare la respirazione e lo stato di coscienza
  • Somministrare ossigeno se disponibile e se si è addestrati a farlo
  • Chiamare i servizi di emergenza per le vittime prive di coscienza

Esposizione criogenica:

  • Allontanare immediatamente dalla fonte fredda
  • Riscaldare gradualmente le zone colpite con acqua tiepida
  • Non strofinare né massaggiare i tessuti congelati
  • Richiedere immediatamente assistenza medica in caso di congelamento grave

⚠️ Precauzioni speciali

  • Non inalare mai elio puro: Può causare una rapida perdita di coscienza
  • Avvertenza sui palloncini: L'inalazione di elio da più palloncini può essere fatale
  • Spazi confinati: Usare il monitoraggio continuo dell'atmosfera
  • Sistemi in pressione: Seguire i codici ASME per i recipienti a pressione

Risposte rapide

Elio: domande frequenti

What is Elio?

Elio (symbol He) is element 2 on the periodic table, a gas nobile in period 1, group 18. Inert, weightless and permanently escaping: helium is the only element that will not freeze at ordinary pressure, no matter how cold you make it. At room temperature it is a gas.

What is the electron configuration of Elio?

Elio's ground-state electron configuration is 1s², giving 1 occupied shell holding 2 electrons respectively. Its outer shell holds 8 electrons, which is what sets its bonding behaviour.

What are the melting and boiling points of Elio?

Elio melts at 1 K (-272.2 °C) and boils at 4.2 K (-268.9 °C).

What is the atomic mass of Elio?

The standard atomic weight of Elio is 4.003 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is Elio?

Elio is a gas at room temperature; its density is about 0.178 g/L at 0 °C and 1 atm — roughly lighter than air.

Who discovered Elio, and when?

Elio was discovered in 1868 by Pierre Janssen & Norman Lockyer. It is named after greek helios, the Sun — found there before Earth.

How common is Elio on Earth?

Elio makes up about 0.52 mg/kg of the Earth's crust — genuinely rare, which is why it is expensive.