¿Qué es el gas helio y para qué se utiliza?

El elemento Helio, cuyo símbolo es He, tiene masa atómica 4 u, número atómico 2 (2 protones y 2 electrones). A temperatura ambiente, el helio se encuentra en estado gaseoso, y en la tabla periódica de los elementos químicos se encuentra en la familia de los gases nobles. En realidad, el helio hace honor a la nomenclatura, se considera un gas noble, por no mezclarse con otros elementos, o sea, no suele participar en reacciones químicas. Podríamos decir que el helio es un gas un poco snob, después de todo, incluso ante la presencia de otros elementos, actúa con indiferencia y no reacciona para originar nuevos compuestos.

Esta es una propiedad de todos los otros gases del grupo 18 (8A ó 0) de la tabla periódica con el nivel de energía completo, presentando las características de un gas noble, o sea, es inerte (no reacciona) como los demás elementos.

Estamos más que acostumbrados a ver globos hinchados con helio en fiestas infantiles, globos gigantes, actos en los que se realizan sueltas de globos, globos con números, globos con formas de personajes que les encantan a los niños… Sin embargo, hoy vamos a hacernos algunas preguntas sobre este gas noble.

Propiedades físicas del helio

El helio es un gas monoatómico, incoloro e inodoro. El Helio es el segundo elemento químico más abundante en el universo y sólo pierde contra el hidrógeno, se encuentra en el 20% de la materia de las estrellas, pero en la atmósfera terrestre, la cantidad que hay es mínima. Existen depósitos naturales de Helio en los Estados Unidos, Rusia y Argelia, en estos lugares es posible obtener cantidades significativas del gas. Se pueden encontrar muestras de gas Helio en aguas minerales y erupciones volcánicas.

La densidad del helio es menor que la densidad del aire, por lo que es más ligero.

Aplicaciones: se utiliza para llenar globos y dirigibles, fue elegido para este fin por ser un gas menos inflamable. Se aplica también como refrigerante de materiales superconductores y como gas de equipos para buceo de gran profundidad.

Antiguos globos de helio

Antiguos globos de helio

¿Por qué aspirar gas helio hace que nuestra voz suene más aguda?

En los últimos tiempos se ha puesto de moda que en distintos programas de televisión y famosos youtubers hagan un juego que consiste en «respirar» gas helio para modificar su voz. ¿Te has preguntado por qué ocurre esto?

Para explicar este fenómeno tan divertido es preciso recurrir a una de las más importantes leyes de la física, aquella que dice que «cuanto más densa es una molécula, menor su velocidad». El helio, que se utiliza para llenar globos, es siete veces más ligero que el aire que respiramos. Así, cuando se ingiere, hace que la velocidad con la que la voz humana se propaga sea mayor. Pero eso es sólo una parte de la explicación.

La segunda parte de la respuesta está en otra rama de la física, la acústica. Cuando aumentamos la velocidad del sonido, elevamos por lo tanto su frecuencia (número de ondas sonoras formadas por segundo). El razonamiento es simple. Imagina que todos los días, caminamos alrededor de una manzana durante una hora a una velocidad de X. Si duplicamos la velocidad, y seguimos dando vueltas durante una hora, se va a elevar el número (o frecuencia) de vueltas alrededor de la manzana. La misma regla vale para la velocidad y la frecuencia del sonido.

Con un aumento de la frecuencia, la voz tiende a ser más aguda y suene estridente, como la voz del pato Donald en los dibujos animados. Del mismo modo, si un gas más denso que el aire es ingerido, se disminuye la velocidad y la frecuencia del sonido, y la voz se espesa, o sea, se vuelve más grave.

¿Inhalar gas helio puede ser malo para la salud?

El helio es un gas inerte que no reacciona con otras sustancias presentes en nuestro cuerpo. Así, una persona inhalar pequeñas cantidades de helio directamente de un globo, no ocurrirá nada malo.

Sin embargo, existen algunos riesgos si la persona tiene problemas respiratorios o inhalar una gran cantidad de este gas. Cuando el helio se inhala, se reemplaza el oxígeno de nuestro pulmón, de modo que, si la persona inhala una cantidad muy grande o lo hace varias veces seguidas, puede faltar oxígeno en el pulmón, causando asfixia.

Además, nunca se debe inhalar helio directamente de la bombona, ya que, además del riesgo de inhalar una cantidad muy grande, este gas saldrá de allí bien helado. Sólo debe hacerse cuando el gas sale de la bombona de helio, habiendo una descompresión, y un aumento de su temperatura.

Usos sorprendentes del helio

Por increíble que parezca, los metales no son los únicos elementos raros en la naturaleza que son esenciales para la tecnología. El helio, el gas que, como hemos visto, usamos para llenar globos de cumpleaños y para hacer el «tonto» en Youtube o la televisión, tiene un papel fundamental en el lanzamiento de cohetes y en la producción de dispositivos electrónicos y reactores nucleares.

Por desgracia, este gas más ligero que el aire es un recurso natural no renovable, lo que significa que, si no hacemos un uso inteligente de este elemento, podemos algún día dejar de tenerlo. Para estimar cuáles serían los efectos de la desaparición del helio, hemos considerado importante añadir en este artículo algunos usos sorprendentes de este gas.

Suelta de globos de helio

Suelta de globos de helio

1. Acelerador de partículas

Casi un tercio del helio utilizado en los Estados Unidos, en 2011, fue empleado en criogenia, el estudio de las temperaturas muy bajas y sus efectos. Este gas se puede enfriar objetos a una temperatura de hasta -267 ºC, una temperatura que no puede ser alcanzada por cualquier otro elemento.

El helio líquido se utiliza para refrigerar los equipos superconductores del Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Como este tipo de máquina puede ocupar un área de muchos kilómetros, una gran cantidad de gas se utiliza para mantenerla operativa. Afortunadamente, el colisionador es capaz de recobrar el efecto del helio y, de esta forma, los científicos necesitan reponer sólo una pequeña cantidad, que añaden anualmente.

2. Investigaciones neurológicas e imanes potentes

Laboratorios estadounidenses utilizan el helio para enfriar cualquier equipo que funcione sólo en baja temperatura. Muchas máquinas para investigaciones neurológicas necesitan de este elemento para producir imanes muy potentes capaces de medir los pequeños campos magnéticos del cerebro humano. El nitrógeno líquido puede reemplazar este gas, pero no es capaz de alcanzar temperaturas tan bajas como el helio.

3. Dispositivos digitales

Probablemente, usted está utilizando la conexión a Internet gracias, entre otras cosas, al helio. Uno de los métodos siguientes para crear semiconductores — componentes presentes en prácticamente todos los dispositivos electrónicos de hoy en día — requiere el uso de helio líquido para enfriar los imanes presentes en el proceso de fabricación. Además, la fibra óptica que lleva internet y la televisión por cable a la casa de miles de personas está fabricada en un ambiente con una atmósfera compuesta sólo por helio, con el objetivo de evitar que las burbujas de aire se formen en su interior.

El helio es necesario para producir la fibra óptica

El helio es necesario para producir la fibra óptica

4. Tecnología militar

Los detectores de submarinos del ejército de los Estados Unidos utilizan el helio líquido para limpiar las interferencias de la señal. La Fuerza Aérea de los Estados Unidos necesita de este gas para continuar con los experimentos sobre el uso de superconductores como fuente de energía. El helio líquido también se utiliza como punto de referencia para los misiles guiados por fuentes de calor.

5. Viajar al espacio y más allá

El transbordador espacial utilizaba hidrógeno y oxígeno líquido como combustible. Pero, aun así, se necesitaba helio para limpiar el tanque, que está tan frío que es capaz de congelar cualquier otro líquido que pase por sus tuberías. Además, el uso del helio garantiza que, al entrar en contacto con el combustible, este gas no causará una explosión.

6. Globos atmosféricos

Los globos de fiestas llenos de helio consumen una buena parte de ese recurso natural. Pero ellos no son los únicos: globos atmosféricos y de monitoreo de áreas también necesitan del gas para funcionar correctamente.

Globo atmosférico

Globo atmosférico

7. Resonancia magnética

Los fans de la serie Dr. House ya deben estar cansados de escuchar el médico sarcástico pidiendo «MRIs», que es como son llamadas las resonancias magnéticas en inglés. Pues sin la presencia del helio, tanto House como los médicos de verdad, no podrían diagnosticar muchas enfermedades fácilmente.

Una vez más, este gas es necesario para enfriar los imanes superpotentes que crean campos magnéticos muy fuertes. Las máquinas de resonancia más modernas usan una menor cantidad de este recurso natural.

8. Reactores nucleares

Puede ser que la próxima generación de reactores nucleares también necesite de este gas para la refrigeración. Sin embargo, aún no se tiene certeza sobre la cantidad de helio necesaria para el enfriamiento de estos reactores, que deben operar a una temperatura que varía de 700 a 900 ºC.

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