کاربردهای گاز هلیوم

هلیوم عنصری است که تحت عنوان گاز نجیب شناخته می شود. بدون رنگ و بدون بو است و درسراسر جهان یافت می شود. احتمالاً با هلیوم به واسطه ی بادکنک های هلیومی شناور در هوا آشنا هستید. باید گفت که گاز هلیوم کاربرد هایی فراتر از پر کننده ی بادکنک مهمانی ها دارد. از این گاز در کیسه هوای خودرو ها، تجهیزات پیشرفته، تجهیزات پزشکی و هواپیما ها استفاده می شود. در واقع هلیوم یکی از اجزاء مهم زندگی مدرن بشر است.

چرا هلیوم اهمیت جهانی دارد ؟

برای درک اهمیت جهانی هلیوم باید بیشتر با خواص و ویژگی های این عنصر و همچنین تاریخچه و نحوه ی تهیه ی آن آشنا شویم. عنصر هلیوم در حالت طبیعی به شکل گاز وجود دارد. نماد آن در جدول تناوبی عناصر He و عدد اتم آن 2 است. نقطه ی ذوب هلیوم پایین تر از تمام عناصر دیگر بوده و نقطه جوش آن 268.9-  در جه سلسیوس است. هلیوم تنها عنصری است که در دما های بسیار پایین مایع باقی می ماند و برای انجماد نیاز به افزایش فشار دارد. تمام ویژگی های گفته شده سبب می شود هلیوم عنصری ضروری برای فناوری های جدید مانند مواد ابر رسانا باشد.

فراوانی هلیوم در جهان پس از هیدروژن در رتبه دوم قرار دارد. هلیوم در تمام ستارگان کهکشان ها وجود داشته و بیشترین فراوانی را در داغ ترین ستاره ها دارد. هلیوم محصول واکنش همجوشی هسته ای در ستارگان است. در واقع دانشمند عنصر هلیوم را هنگام مطالعه خورشید کشف کردند.

هلیوم از نظر شیمیایی بی اثر است و با عناصر دیگر وارد واکنش نمی شود به همین دلیل با دیگر عناصری نظیر نئون، آرگون، رادون و … گروه گاز های نجیب در جدول تناوبی عناصر را تشکیل میدهد.

البته اخیراٌ دانشمندان کشف کرده اند که هلیوم تنها با دیگر عناصر پیوند اشتراکی برقرار نمی کند و در حالت های دیگری ممکن است ترکیبات هلیوم دیده شود. برای مثال بلور های سدیم و هلیوم بدون برقراری پیوند شیمیایی دیده شده اند.

هلیوم در جو زمین با غلظت تقریبی 1 در 200 هزار وجود دارد و از نظر اقتصادی استخراج هلیوم از ج زمین مقرون به صرف نیست. منبع اصلی استحصال هلیوم میدان های گاز طبیعی است که مانند منابع نفت و گاز تجدید ناپذیر هستند و روزی تمام می شوند. هلیوم ابتدا با آب، مواد سولفیدی و کربن دی اکسید به عنوان ناخالصی مخلوط است و برای به دست آوردن هلیوم خالص  که البته مقداری آرگون، نئون، هیدروژن و نیتروژن نیز همراه خود دارد باید فرآیند خالص سازی انجام شود.

نکته دیگر این است که هلیوم در هر میدان گاز طبیعی در دنیا یافت نمی شود و میدان های گازی خاصی هستند که در خود هلیوم دارند. برای مثال در آمریکا، ایالات کانزاس، اوکلاهوما و تگزاس دارای منابع هلیوم هستند. یکی از منابع مهم هلیوم در تانزانیا قرار دارد.

مشکل تأمین هلیوم یکی از مسائل مهم در دنیاست. وابستگی فناوری نوین به هلیوم روز به روز در حال افزایش است. به همین دلیل دانشمندان به دنبال راهی برای تولید هلیوم هستند و در این بین روش هایی برای بازیافت دوباره استفاده کردن از گاز هلیوم مصرف شده نیز ارائه شده اند.

کاربرد های هلیوم چیست ؟

هلیوم کاربرد های فراوانی دارد. هلیوم جایگزین گاز آتشگیر هیدروژن در کشتی های هوایی شده است. از هلیوم در پزشکی، انجام پژوهش های علمی، گاز هلیوم در جوش کاری قوس الکتریکی، تبرید و خنک سازی، نشت یابی گاز و … استفاده می شود. دمای هلیوم مایع نزدیک به صفر مطلق است به همین دلیل از ان برای خنک سازی در کاربرد های ویژه استفاده می کنند. همچنین به عنوان عامل انتقال گرما نیز کاربرد دارد.

در پزشکی هلیوم به عنوان گاز تنفسی به صورت مخلوط با اکسیژن به یاری بیماران می آید و کابرد هلیوم در صنعت ام آر آی به عنوان خنک کننده ی آهنربای غول پیکر دستگاه MRI است.

هلیوم به عنوان گاز تنفسی برای غواصان نیز اهمیت زیادی دارد. زیرا در اعناق زیاد نمی تواند از مخلوط نیتروژن و اکسیژن به عنوان گاز تنفسی استفاده کرد زیرا در فشار زیاد اعماق دریا اثر تخدیری دارد.

در زندگی روزمره و در صنعت، هلیوم را می توانید در جوشکاری، در کیسه هوای خودرو، در بادکنک مهمانی ها و حتی در بالن هایی که در هوا پرواز می کنند ببینید.

آیا هلیوم قابل انفجار است ؟

هلیوم یک گاز قابل انفجار نیست و در دسته ی مواد اشتعال ناپذیر قرار دارد. اما هلیوم مایع در کپسول ها اگر تا حد زیادی حرارت ببیند به دلیل کمبود فضا مممکن است سبب انفجار کپسول در اثر فشار بالا شود.

پیامد استنشاق هلیوم چیست ؟

هلیوم می تواند سبب تغییر صدای افراد شود. به همین استنشاق آن در مهمانی ها به یک تفریح مبدل گردیده است. تنها باید دقت کرد تنفس بیش از حد و پشت سر هم هلیوم مانع از اکسیژن رسانی به بدن نشود. در غیر اینصورت می تواند سردرد، سرگیجه، تهوع و در موارد شدید کما و مرگ مغزی و وفت را در پی داشته باشد.