El helio es un gas monoatómico incoloro, inodoro, insípido, no tóxico, inerte, el primero en el grupo de gases nobles en la tabla periódica. Su punto de ebullición es el más bajo entre todos los elementos. El helio se usa para muchos propósitos que requieren algunas de sus propiedades únicas, como su bajo punto de ebullición, baja densidad, baja solubilidad, alta conductividad térmica o inercia. Para un uso a gran escala, el helio se extrae mediante destilación fraccionada del gas natural, que puede contener hasta un 7% de helio. Una vez que el helio se ha separado del gas natural, se somete a un refinado adicional para llevarlo a una pureza superior al 99,99% para uso comercial.
Protones y neutrones en Helio
El helio es un elemento químico con número atómico 2, lo que significa que hay 2 protones en su núcleo. Número total de protones en el núcleo se llama el número atómico del átomo y se le da el símbolo Z . La carga eléctrica total del núcleo es, por tanto, + Ze, donde e (carga elemental) es igual a 1,602 x 10-19 culombios .
El número total de neutrones en el núcleo de un átomo se llama el número de neutrones del átomo y se le da el símbolo N . Número de neutrones más el número atómico es igual al número de masa atómica: N + Z = A . La diferencia entre el número de neutrones y el número atómico se conoce como exceso de neutrones : D = N – Z = A – 2Z.
Para los elementos estables, suele haber una variedad de isótopos estables. Los isótopos son nucleidos que tienen el mismo número atómico y, por lo tanto, son el mismo elemento, pero difieren en el número de neutrones. Los números de masa de isótopos típicos de helio son 3; 4.
Isótopos comunes de Helio
El helio-3 es un isótopo estable y ligero de helio con dos protones y un neutrón (el isótopo más común, helio-4, que tiene dos protones y dos neutrones en contraste). Aparte del protio (hidrógeno ordinario), el helio-3 es el único isótopo estable de cualquier elemento con más protones que neutrones. El helio-3 se descubrió en 1939. El helio-3 es un isótopo importante en la instrumentación para la detección de neutrones. Tiene una sección transversal de alta absorción para neutrones térmicos.
El helio-4 es un isótopo estable del elemento helio. Es, con mucho, el más abundante de los dos isótopos naturales del helio, y constituye aproximadamente el 99,99986% del helio de la Tierra. Su núcleo es idéntico a una partícula alfa y consta de dos protones y dos neutrones. Las partículas alfa son relativamente grandes y tienen una doble carga positiva.
Isótopos estables
| Isótopo | Abundancia | Número de neutrones |
| 3He | 0,0002% | 1 |
| 4He | 99,9998% | 2 |
Isótopos inestables típicos
| Isótopo | Media vida | Modo de decaimiento | Producto |
| 6He | 806,7 (15) ms | desintegración beta | 6Li |
| 8He | 119,0 (15) ms | desintegración beta | 8Li |
Electrones y configuración electrónica
El número de electrones en un átomo eléctricamente neutro es el mismo que el número de protones en el núcleo. Por lo tanto, el número de electrones en el átomo neutro de helio es 2. Cada electrón está influenciado por los campos eléctricos producidos por la carga nuclear positiva y los otros electrones negativos (Z – 1) en el átomo.
La configuración electrónica del helio es 1s2 .
Los posibles estados de oxidación son 0 .
El helio es pequeño y extremadamente ligero, y es el menos reactivo de todos los elementos; no reacciona con ningún otro elemento o iones, por lo que no hay helio-que contienen minerales en la naturaleza. Los experimentos de dispersión de electrones de alta energía muestran que su carga disminuye exponencialmente desde un máximo en un punto central, exactamente como lo hace la densidad de carga de la propia nube de electrones del helio. Esta simetría refleja una física subyacente similar: el par de neutrones y el par de protones en el núcleo del helio obedecen las mismas reglas de la mecánica cuántica que el par de electrones del helio (aunque las partículas nucleares están sujetas a un potencial de unión nuclear diferente), de modo que todos estos los fermiones ocupan completamente los orbitales 1s en pares, ninguno de ellos posee momento angular orbital y cada uno cancela el giro intrínseco del otro. Por lo tanto, esta disposición es energéticamente extremadamente estable para todas estas partículas, y esta estabilidad explica muchos hechos cruciales con respecto al helio en la naturaleza.
Un protón es una de las partículas subatómicas que forman la materia. En el universo, los protones son abundantes y constituyen aproximadamente la mitad de toda la materia visible. Tiene una carga eléctrica positiva (+ 1e) y una masa en reposo igual a 1,67262 × 10 −27 kg ( 938,272 MeV / c 2 ), marginalmente más ligera que la del neutrón pero casi 1836 veces mayor que la del electrón. El protón tiene un radio cuadrático medio de aproximadamente 0,87 × 10 −15 m, o 0,87 fm, y es un fermión de espín ½.
Los protones existen en los núcleos de los átomos típicos, junto con sus contrapartes neutrales, los neutrones. Los neutrones y protones, comúnmente llamados nucleones , están unidos en el núcleo atómico, donde representan el 99,9 por ciento de la masa del átomo. La investigación en física de partículas de alta energía en el siglo XX reveló que ni el neutrón ni el protón no son los bloques de construcción más pequeños de la materia.
La tabla periódica es una representación tabular de los elementos químicos organizados sobre la base de sus números atómicos, configuraciones electrónicas y propiedades químicas. La configuración electrónica es la distribución de electrones de un átomo o molécula (u otra estructura física) en orbitales atómicos o moleculares. El conocimiento de la configuración electrónica de diferentes átomos es útil para comprender la estructura de la tabla periódica de elementos.
Todo sólido, líquido, gas y plasma está compuesto por átomos neutros o ionizados. Las propiedades químicas del átomo están determinadas por el número de protones, de hecho, por el número y la disposición de los electrones . La configuración de estos electrones se deriva de los principios de la mecánica cuántica. El número de electrones en las capas de electrones de cada elemento, particularmente la capa de valencia más externa, es el factor principal para determinar su comportamiento de enlace químico. En la tabla periódica, los elementos se enumeran en orden de número atómico creciente Z.
Es el principio de exclusión de Pauli que requiere que los electrones de un átomo ocupen diferentes niveles de energía en lugar de que todos se condensen en el estado fundamental. El orden de los electrones en el estado fundamental de los átomos multielectrones comienza con el estado de energía más bajo (estado fundamental) y se mueve progresivamente desde allí hacia arriba en la escala de energía hasta que a cada uno de los electrones del átomo se le ha asignado un conjunto único de números cuánticos. Este hecho tiene implicaciones clave para la construcción de la tabla periódica de elementos.
Las dos primeras columnas en el lado izquierdo de la tabla periódica son donde los s están siendo ocupados subniveles. Debido a esto, las dos primeras filas de la tabla periódica se denominan bloque s . De manera similar, el bloque p son las seis columnas más a la derecha de la tabla periódica, el bloque d son las 10 columnas centrales de la tabla periódica, mientras que el bloque f es la sección de 14 columnas que normalmente se representa separada del cuerpo principal. de la tabla periódica. Podría ser parte del cuerpo principal, pero la tabla periódica sería bastante larga y engorrosa.
En el caso de átomos con muchos electrones, esta notación puede ser larga, por lo que se utiliza una notación abreviada. La configuración electrónica se puede visualizar como los electrones del núcleo, equivalentes al gas noble del período anterior, y los electrones de valencia (por ejemplo, [Xe] 6s2 para el bario).
Estados de oxidación
Los estados de oxidación se representan típicamente por números enteros que pueden ser positivos, cero o negativos. La mayoría de los elementos tienen más de un posible estado de oxidación. Por ejemplo, el carbono tiene nueve posibles estados de oxidación enteros de -4 a +4.
La definición actual del estado de oxidación del Libro de Oro de la IUPAC es:
«El estado de oxidación de un átomo es la carga de este átomo después de la aproximación iónica de sus enlaces heteronucleares …»
y el término número de oxidación es casi sinónimo. Un elemento que no se combina con ningún otro elemento diferente tiene un estado de oxidación de 0. El estado de oxidación 0 ocurre para todos los elementos – es simplemente el elemento en su forma elemental. Un átomo de un elemento en un compuesto tendrá un estado de oxidación positivo si se le han eliminado electrones. De manera similar, la adición de electrones da como resultado un estado de oxidación negativo. También hemos distinguido entre los estados de oxidación posibles y comunes de cada elemento. Por ejemplo, el silicio tiene nueve posibles estados de oxidación enteros de -4 a +4, pero solo -4, 0 y +4 son estados de oxidación comunes.
Resumen
| Elemento | Helio |
| Numero de protones | 2 |
| Número de neutrones (isótopos típicos) | 3; 4 |
| Numero de electrones | 2 |
| Configuración electronica | 1s2 |
| Estados de oxidación | 0 |
Fuente: www.luciteria.com
Otras propiedades del Helio
