O hélio é um elemento químico do grupo 18 (gases nobres) que pertence ao primeiro período da tabela periódica. O nome “gases nobres” dá a entender que eles tendem a ser não reativos, de modo análogo aos metais nobres, que dificilmente reagem.
O hélio possui dois elétrons, que completam a camada 1s2, diferente dos demais gases nobres, que possuem um octeto completo de elétrons, ns2np6, na camada mais externa. Essa configuração eletrônica é muito estável e está relacionada à baixa reatividade química desse elemento. O hélio apresenta afinidade eletrônica igual a zero (ou ligeiramente negativa), e energia de ionização muito elevada. Em condições normais, apresenta pouca tendência a perder ou receber elétrons. Por isso, são pequenas as chances desse elemento formar ligações, e ele costuma ocorrer na forma de átomo isolado.
Por apresentar ponto de ebulição mais baixo que qualquer outro líquido conhecido, o hélio é usado em crioscopia para se obter temperaturas extremamente baixas, necessárias para a operação de lasers e dispositivos baseados em materiais supercondutores. É empregado também como gás de refrigeração em um dos tipos de reatores nucleares refrigerados a gás e como gás de arraste em cromatografia gás-líquido. É ainda usado em balões meteorológicos e dirigíveis. Embora o H2 seja mais barato, mais facilmente encontrado e tenha uma densidade menor, por motivo de segurança, em dirigíveis utiliza-se preferencialmente o hélio.
O hélio é menos denso que o ar. Para se ter uma ideia, 1 m3 de He, à pressão atmosférica, pode levantar até 1 kg. O hélio é bastante utilizado para diluir o oxigênio dos cilindros de ar dos mergulhadores, apesar de o nitrogênio também ser útil para este fim. A preferência é dada ao hélio porque o nitrogênio é bastante solúvel no sangue, e uma súbita variação de pressão pode provocar a formação de bolhas de N2 no sangue. Esse acidente doloroso (e às vezes fatal) é conhecido como “síndrome de descompressão” ou “mal das profundezas”. O hélio é muito menos solúvel no sangue, e com o uso dele nos cilindros de ar o risco de ocorrer esse acidente é bem menor.
Quanto à apresentação física, o hélio é um gás monoatômico, incolor e inodoro. A entalpia de vaporização é uma medida das forças que mantêm unido o átomo. No hélio, esse valor é muito baixo porque as únicas forças entre os átomos são as forças de van der Waals, muito fracas. Devidos a essas fracas forças interatômicas, os pontos de fusão e de ebulição do elemento são muito baixos.
O hélio é capaz de se difundir através do vidro, da borracha, de materiais plásticos e de alguns metais. Por causa disso, seu manuseio no laboratório é difícil, principalmente porque frascos de Dewar de vidro não podem ser usados experimentalmente a baixas temperaturas.