Hidrógeno y helio, abundantes en el Universo, escasos en la Tierra

Después del Big Bang lo primero que apareció en el Universo fueron las partículas elementales: fotones, protones, neutrones —que conforman a los átomos—, siendo el hidrógeno, deuterio y helio los primeros átomos que se formaron. La fabricación de elementos empezó aproximadamente a los 10 segundos de esa gran explosión y en menos de ocho minutos, se calcula, cerca de la cuarta parte de la masa del Universo se convirtió en núcleos de helio, mientras que el resto de hidrógeno.

Tanto el hidrógeno (cuyo símbolo es H) como el helio (He) son los elementos químicos más abundantes en el cosmos, acaparan el 97% de la materia (90% y 7% respectivamente); no obstante, en la Tierra son escasos, 15% de los átomos son de hidrógeno, pero por su ligereza constituyen el 0.9% de la masa, mientras que del helio no existen estimaciones absolutas, solo que en la atmósfera terrestre su presencia es de 0.00052%.

Laura Gasque Silva, profesora de la Facultad de Química de la UNAM, indicó que en la Tierra “hay mucho hidrógeno, pero combinado químicamente; de hecho, en todas las moléculas orgánicas hay, así como en el agua, gasolinas y alcoholes, y para obtenerlo se requiere un gasto de energía, si se logra que ese gasto sea renovable mediante energía solar o eólica sería más factible su uso”.

Comentó que el H se obtiene por electrólisis con una pureza mayor al 99.95% a partir de carbón, hidrocarburos ligeros y agua a temperaturas cercanas a 1000 ºC y con ayuda de un catalizador. Mucho se menciona de este elemento, el primero de la tabla periódica por ser el más ligero, como el combustible del futuro, sin embargo, antes se debe garantizar que no sea demasiado riesgoso su manejo.

Al día de hoy se utiliza para producir amoniaco, en la fabricación de fertilizantes, para hidrogenar diversos compuestos orgánicos como las margarinas, para producir metanol, es el combustible que impulsa cohetes espaciales y automóviles, aunque en éstos últimos todavía es una tecnología cara.

Mientras que el helio, el segundo elemento de la tabla periódica, “no suele interactuar con otros elementos químicos por lo que muy fácilmente escapa de la atmósfera terrestre. El He que se consigue para inflar globos o aplicaciones de otro tipo se obtiene de la desintegración radiactiva del uranio, cuando se desintegra emite partículas alfa, que son núcleos de helio”, explicó Gasque Silva en entrevista para la Academia Mexicana de Ciencias.

Al desintegrarse, el uranio expulsa átomos menos pesados, como el helio que pesa dos protones y dos neutrones, añadió el investigador. “Es una crisis su uso hoy en día porque el abasto es finito, no habrá más y este gas se escapa de la atmósfera, por la gravedad de la Tierra no se detiene, para lo cual se utilizan tanques especiales para contenerlo”.

El helio se utiliza para enfriar a temperaturas muy bajas imanes superconductores que conforman los aparatos de imagen de resonancia magnética nuclear en los hospitales. “Pero nos lo estamos acabando para globos decorativos”, añadió la profesora de química inorgánica a propósito de que 2019 es el Año Internacional de la Tabla Periódica de los Elementos Químicos, cuya primera versión fue una propuesta del ruso Dmitri Mendeléiev hace 150 años.

“La gente que estudia las propiedades de la materia (magnéticas y electrónicas) a bajas temperaturas utiliza el helio. También se utiliza a este elemento en los tanques de buceo para ayudar a diluir el oxígeno, como no interactúa con otros átomos es prácticamente insoluble en sangre y resulta inofensivo”, explicó.

La conmemoración, proclamada por la ONU, puede servir para conocer más a cada uno de los elementos químicos que conforman la tabla periódica. La profesora universitaria consideró que “los elementos tienen relación unos con otros, su orden no obedece al de una lista alfabética, sino que su colocación tiene una enorme cantidad de información escondida. El lugar de un elemento en un determinado cuadrito de esa tabla nos indica sus propiedades, y sin saber exactamente cuál es, con el hecho de ver las propiedades de los elementos que lo rodean y al comprarlos se puede deducir qué tipo de propiedades tiene”.