Parliamo di Gas Tecnici: ELIO

Descrizione generale e proprietà chimiche:

L’elio (dal greco, il sole) è un gas monoatomico, incolore, inodore, insapore, non tossico. L’elio naturale è una miscela di due isotopi, il -3 ed il -4, di cui il primo in quantità limitatissime. E’ membro della famiglia di gas variamente chiamati inerti, o rari,  o nobili, caratterizzati da una reattività molto bassa, incapaci di formare composti chimici sconosciuti. Dopo l’idrogeno, l’elio è il più leggero degli elementi, circa 1/7 dell’aria. Molto poco solubile in acqua, non può essere scaldato fino ad un punto di esplosione. L’elio liquido non può solidificare al di sotto della sua tensione di vapore, indipendentemente dalla temperatura. La solidificazione si ha, per He-4, a 2.95 mpa, a -272.85° C. Al di sotto di tali valori, nelle curve di condensazione, gli isotopi di elio hanno un calore di fusione negativo; nessun altro liquido può essere raffreddato tanto senza solidificare; l’elio -4 assume a basse temperature caratteristiche uniche, che nemmeno l’elio -3 può avere. Quando l’elio -4 viene condensato in un liquido, esso si trasforma nel liquido HELIUM  - I è trasformato, a 2.173 k, in un altro liquido, elio –II ( punto  ), di viscosità prossima allo zero e la viscosità diminuisce con la temperatura. La conduttività termica di helium – II è quasi 800 volte superiore a quella del rame, in condizioni ambiente.

Manifattura:

E’ dopo l’idrogeno, l’elemento più comune di tutto l’Universo.  Le sacche naturali di gas elio sono situate principalmente negli USA, Canada, Polonia, URSS. La concentrazione di elio va dall’ 1 al  7%. Si trova elio anche tra minerali capaci di creare radiazioni alfa.

Estrazione di gas naturali:

L’elio si ricava dai gas naturali riducendo la temperatura sino a che solo He ed H2 sono presenti senza aver condensato. Per ulteriore raffreddamento si ottiene il gas puro.

Estrazione dall’aria:

Neon, elio e piccole quantità di idrogeno, sono presenti nella colonna a pressione di un impianto di separazione dall’aria. Tra l’altro queste sostanze vengono allontanate, perché non essendo condensabili, diminuiscono la capacità e l’efficienza di un condensatore per esempio un condensatore di vapore. Al solito la principale impurità è rappresentata dall’azoto, allontanabile per raffreddamento. Il procedimento ripercorre le tappe esposte precedentemente.

Applicazioni:

Saldature ad arco con schermatura a gas, si usa come schermo di ossidazione per saldatura a gas; a causa della elevata energia di ionizzazione e della conduttività termica del gas, He o una miscela He-Ar provvedono un arco molto caldo.  Materiali con alta conduttività termica come rame ed alluminio possono allora essere saldati senza preriscaldamento.

Attività subacquee:

Poiché l’elio è poco solubile nel sangue, è usato per diluire l’ossigeno nelle miscele di gas per il nuoto subacqueo, e pertanto riguarda ad esempio tutti i lavori sottomarini nelle piattaforme petrolifere.

 

Laboratorio:

A causa delle sue eccellenti proprietà trova applicazione in attività specializzate di laboratorio, per esempio per isolare materiali che non devono reagire con i gas dell’aria. E’ usato nei termometri per misurazioni di precisione, poiché è il gas che meglio si comporta come gas ideale.

Industria aerospaziale:

L’elio è usato per riempire i palloni meteorologici;   si gonfiano con elio i pneumatici dei jets, perché la sua elevata capacità termica permette un raffreddamento più efficace e pneumatici più sottili.

Reattori nucleari:

L’elio è usato per raffreddare l’uranio nei reattori nucleari;  poiché l’elio non diventa radioattivo in contatto con elementi radioattivi,  il gas è usato per eliminare residui dalle attrezzature.

Industria del freddo:

Essendo il più freddo elemento noto, l’elio è usato nella industria del freddo;  la superconduttività nei metalli e leghe si ottiene solo in presenza di elio liquido.  Elio liquido è usato ad esempio per raffreddare i circuiti elettronici per migliorare la loro sensibilità.

Rischi per la salute – inalazione:

L’elio non è tossico ma è ovviamente incluso tra i gas asfissianti, il che è ovviamente proporzionale alla diminuzione della pressione parziale dell’ossigeno nella miscela.

Contatto:

Elio liquido o il gas raffreddato possono causare severe ustioni da freddo, se viene a contatto con oggetti più caldi, bolle violentemente.

Norme di sicurezza:

 

Vestire abiti e guanti protettivi specie con elio liquido, il gas va maneggiato solo in posizioni ben ventilate.   I sintomi di asfissia compaiono molto lentamente e la vittima può notarli troppo tardi;  portare la persona all’aria aperta e dare respirazione assistita,  rivolgersi ad un medico immediatamente.  Superfici cutanee ustionate devono essere sciacquate con acqua a temperatura ambiente, non scaldare o fregare la parte lesa per non peggiorare la lesione.   

Immagazzinamento e trasporto:

In forma liquida,  in taniche isolate a pressione relativamente bassa o in bombole,  compresso ad elevate pressioni. Poiché espande molto intensamente il gas non dovrebbe venire impiegato in circuiti privi di valvole per scaricare la pressione in eccesso.  Un litro di elio liquido si trasforma, in condizioni ambienti, in circa 750 litri di elio gassoso.  Oltre alle solite precauzioni d’uso tipiche ad esempio dell’azoto, vi sono alcune peculiarità:  per es. il liquido entrando in contatto con altri gas causa  il congelamento di questi ultimi.  I contenitori per il suo immagazzinamento dovranno essere quindi muniti di valvole anti aria.

 

 

Scelta dei materiali:

I più comuni metalli o leghe si possono impiegare in buone condizioni con elio gassoso, trattandosi di un gas inerte e non corrosivo.