Que es, Historia y Usos del Helio

Origen y Algunas Propiedades

En pocas palabras, sin estrellas, simplemente no existiríamos. De hecho, probablemente no habría ningún tipo de vida. Pero, ¿por qué son tan importantes las estrellas?

La respuesta más simple es, por supuesto, energía. Las estrellas producen la energía necesaria para la vida mediante el mecanismo de fusión nuclear. Si no hubiese estrellas en el Universo, habría una eterna oscuridad y unas temperaturas inimaginables, cercanas al cero absoluto (-273 ˚C). Nuestro Sol libera miles de millones de vatios de potencia y ayuda a calentar la Tierra, de forma que ésta tenga la temperatura adecuada para el que el agua sea líquida y consecuentemente para la vida.

Sin embargo, tal vez lo más importante es que las estrellas crean mucho de los elementos esenciales necesarios para la vida. La mayor parte de las moléculas importantes de nuestros cuerpos están hechas de carbón. También necesitamos el oxígeno del agua, el calcio de nuestros huesos, el hierro de nuestra sangre, etc. Todos estos elementos se crean en el interior de las estrellas. Cuando las estrellas mueren liberan todos estos elementos al espacio para que posteriormente se vuelvan a juntar para formar casi todo lo que conocemos en la Tierra. ¡Estamos hechos literalmente de estrellas!

Durante la mayor parte de su vida, las estrellas queman hidrógeno fusionando dos núcleos del mismo para formar uno de helio. Hay dos formas distintas de hacerlo: la primera es la llamada cadena pp, y la segunda es el llamado ciclo CNO. Sin embargo no es nuestro propósito en este momento explicar eso.

Descubrimiento del Helio

El helio fue descubierto de forma independiente por el francés Pierre Janssen y el inglés Norman Lockyer, en 1868 al analizar el espectro de la luz solar durante un eclipse solar ocurrido aquel año, y encontrar una línea de emisión de un elemento desconocido. Eduard Frankland confirmó los resultados de Janssen y propuso el nombre helium para el nuevo elemento, en honor al dios griego del sol (helios) al que se añadió el sufijo -ium ya que se esperaba que el nuevo elemento fuera metálico. En 1895 Sir William Ramsay aisló el helio descubriendo que no era metálico, a pesar de lo cual el nombre original se conservó. Los químicos suecos Nils Langlet y Per Theodor Cleve consiguieron también, por la misma época, aislar el elemento. En 1907 Ernest Rutherford y Thomas Royds mostraron que las partículas alfa son núcleos de helio. En 1908 el físico alemán Heike Kamerlingh Onnes produjo helio líquido enfriando el gas hasta 0,9 K, lo que le hizo merecedor del premio Nobel. En 1926 su discípulo Willem Hendrik Keesom logró por vez primera solidificar el helio.

En condiciones normales de presión y temperatura el helio es un gas monoatómico, pudiéndose licuar sólo en condiciones extremas (de alta presión y baja temperatura). Tiene el punto de solidificación más bajo de todos los elementos químicos, siendo el único líquido que no puede solidificarse bajando la temperatura, ya que permanece en estado líquido en el cero absoluto a presión normal. Alrededor del 20% de la materia visible en el universo es helio, sino porque es tan ligero y no reacciona químicamente con cualquier cosa, se escapó de la Tierra hacia el espacio, cuando el Sistema Solar era joven. Así que ahora es muy raro aquí. Sin embargo tiene múltiples aplicaciones, desde la toma de globos vuelan a enfriar las cosas a temperaturas extremadamente bajas con helio líquido. 

Al someter el Helio 

Aplicaciones

El helio es más ligero que el aire y a diferencia del hidrógeno no es inflamable, siendo además su poder ascensional un 8% menor que la de éste, por lo que se emplea como gas de relleno en globos y zepelines publicitarios, de investigación atmosférica e incluso para realizar reconocimientos militares. Aún siendo la anterior la principal el helio tiene más aplicaciones:

• Las atmósferas helio-oxígeno se emplean en la inmersión a gran profundidad, ya que el helio es inerte, menos soluble en la sangre que el nitrógeno y se difunde 2,5 veces más deprisa que él, todo lo cual reduce el tiempo requerido para la descompresión, aunque ésta debe comenzar a mayor profundidad, y elimina el riesgo de narcosis por nitrógeno (borrachera de las profundidades).
• Por su bajo punto de licuefacción y evaporación puede utilizarse como refrigerante en aplicaciones a temperatura extremadamente baja como en imanes superconductores e investigación criogénica a temperaturas próximas al cero absoluto.
• En cromatografía de gases se usa como gas portador inerte.
• La atmósfera inerte de helio se emplea en la soldadura por arco y en la fabricación de cristales de silicio y germanio, así como para presurizar combustibles líquidos de cohetes.
• En túneles de viento supersónicos.
• Como agente refrigerante en reactores nucleares.
• El helio líquido encuentra cada vez mayor uso en las aplicaciones médicas de la imagen por resonancia magnética (RMI).

Precauciones

El helio neutro en condiciones normales no es tóxico, no juega ningún papel biológico y se encuentra en trazas en la sangre humana. Si se inhala suficiente helio de forma tal que remplace al oxígeno necesario para la respiración, puede generar asfixia. Las precauciones que se deben de tomar para el helio usado en criogenia son similares a las del nitrógeno líquido. Su temperatura extremadamente baja puede causar quemaduras por congelación y la tasa de expansión de líquido a gas puede causar explosiones si no se utilizan mecanismos de liberación de presión. Los depósitos de helio gaseoso a temperaturas de 5 a 10 K deben almacenarse como si contuviera helio líquido debido al gran incremento de presión y a la significativa dilatación térmica que se produce al calentar el gas desde una temperatura a menos de 10 K hasta temperatura ambiente.

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