El helio es un elemento químico con el número atómico 2, lo que significa que un átomo de helio neutro tiene dos protones y dos electrones. Las propiedades químicas más importantes del helio incluyen su masa atómica, estado de la materia, puntos de ebullición y fusión y densidad. El elemento tiene una masa atómica de 4.0026 gramos por mol y es un gas en casi todas las temperaturas y condiciones de presión. La densidad del helio es de 0.1786 gramos por litro a 32 ° F (0.0 ° C) y 101.325 kilopascales (kPa).
El helio líquido y sólido solo puede existir en condiciones de alta presión de temperatura extremadamente baja. Una de las propiedades inusuales del helio es que no puede existir como sólido o líquido a presiones normales, incluso a temperaturas extremadamente bajas. A una presión de aproximadamente 360 libras por pulgada cuadrada (2.5 megapascales), la transición entre líquido y sólido, o el punto de fusión, es de -458 ° F (0.95 Kelvin). El punto de ebullición es de -452 ° F (4.22 Kelvin).
Algunas de las propiedades del helio lo convierten en un tema de estudio común e interesante en la mecánica cuántica. Es, debido a su bajo número atómico, el segundo átomo más simple después del hidrógeno. Se pueden utilizar procedimientos matemáticos para analizar el comportamiento de las partículas subatómicas (protones, electrones y neutrones) dentro del átomo de helio. Sin embargo, tales métodos no pueden determinar el comportamiento de estas partículas con absoluta certeza. Los átomos con números atómicos más grandes, que tienen más partículas subatómicas, tienden a ser más difíciles de trabajar en términos de análisis mecánico cuántico.
El helio es el menos reactivo de todos los elementos. Las propiedades no reactivas del helio surgen del hecho de que es el más ligero de los gases nobles generalmente no reactivos. Un gas noble tiene una capa de electrones «completa», lo que significa que no puede dar o recibir electrones fácilmente en una reacción química. El intercambio o intercambio de electrones es la base de la mayoría de las reacciones químicas, por lo que los gases nobles tienden a participar en pocas reacciones químicas. Además, el helio tiene solo dos electrones que podrían participar en una reacción, mientras que todos los demás gases nobles, y de hecho, todos los elementos, aparte del hidrógeno, tienen más.
Hay muchos usos diferentes para el helio que surgen de las propiedades químicas del helio, particularmente su peso ligero, cualidades de temperatura y presión, y su baja reactividad. El helio es, por ejemplo, considerablemente más liviano que el aire, por lo que a menudo se usa para llenar globos para que puedan flotar y dirigibles como dirigibles para que puedan volar. El helio líquido, que solo puede existir a presiones extremas y a temperaturas muy bajas, se utiliza como refrigerante para superconductores, que solo adquieren sus propiedades extremadamente conductoras a temperaturas muy bajas.