Hélium

Son unique couche électronique est complète avec deux électrons (1s²), une configuration exceptionnellement stable. Retirer un électron nécessite une énergie d’ionisation très élevée, et il ne dispose d’aucune place pour accueillir des électrons supplémentaires. N’ayant aucune tendance à céder, capter ou partager des électrons, il ne forme pas de liaisons dans les conditions ordinaires et reste toujours sous forme d’atomes He libres. Seules la violence d’un plasma ou des pressions de plusieurs centaines de gigapascals parviennent à le contraindre à interagir.

Parce que l’hydrogène est extrêmement inflammable et qu’une simple étincelle peut transformer le ballon en boule de feu, comme l’a illustré la tragédie du dirigeable Hindenburg en 1937. L’hélium est lui aussi plus léger que l’air et permet aux ballons et aux dirigeables de flotter, mais, étant inerte, il ne brûle pas et n’explose pas. Cet avantage en matière de sécurité compense largement son coût beaucoup plus élevé et sa rareté.

C’est l’isotope léger de l’hélium, qui ne possède qu’un neutron et ne représente qu’environ 0,00014 % de l’hélium naturel. Il est extrêmement rare sur Terre, mais abondant dans le régolithe lunaire. Il présente un intérêt pour deux raisons : il permet d’atteindre des températures proches du zéro absolu dans les réfrigérateurs à dilution et constitue un combustible idéal pour la fusion nucléaire, car sa réaction avec le deutérium produit très peu de neutrons radioactifs.

Oui, mais aucun composé ordinaire. Dans l’espace, on trouve l’hydrure d’hélium (HHe⁺), considéré comme la première molécule de l’Univers et détecté dans la nébuleuse NGC 7027. À des pressions supérieures à 100 GPa, le sodium et l’hélium cristallisent sous forme de Na₂He. Des atomes d’hélium peuvent également être piégés à l’intérieur de fullerènes (He@C₆₀) sans former de liaisons. Dans un laboratoire ordinaire, l’hélium ne se combine avec rien.

La voix dépend de la vitesse du son dans le gaz présent dans les voies respiratoires, et le son se propage dans l’hélium presque trois fois plus vite que dans l’air. Cela élève les fréquences de résonance et donne à la voix un timbre plus aigu, comme dans les dessins animés. L’effet est réversible, mais inhaler de l’hélium directement depuis une bouteille sous pression peut provoquer une asphyxie ou des lésions pulmonaires.

À l’échelle humaine, oui : l’hélium libéré dans l’atmosphère finit par s’échapper dans l’espace et n’est pas régénéré, car, sur Terre, il n’est produit que lentement par désintégration radioactive. Les réserves liées au gaz naturel sont limitées et certaines utilisations (cryogénie, soudage, ballons festifs) entraînent du gaspillage. C’est pourquoi le recyclage se développe dans les hôpitaux et les laboratoires et que des voix s’élèvent pour réserver l’hélium aux usages auxquels aucune solution de remplacement ne convient.

Les appareils d’IRM utilisent des aimants supraconducteurs qui ne fonctionnent qu’à des températures proches du zéro absolu (−269 °C), et l’hélium liquide est le seul réfrigérant capable de les maintenir à cette température. Sans lui, l’aimant perd sa supraconductivité lors d’un phénomène appelé extinction, qui vaporise des centaines de litres en une seule fois. La rareté de l’hélium a favorisé le développement d’équipements de recyclage et de conceptions qui en consomment beaucoup moins.