محتويات
عنصر الهيليوم
اكتشف الهيليوم العالم الفرنسي جانسن عام 1868م، عندما لاحظ وجود خط أصفر لامع في الطيف الضوئي للشمس عند كسوف كلي للشمس في الهند، وفي عام 1895م تم تحضير الهيليوم لأول مرة عن طريق فصله من المعادن الأرضية، ووجد الهيليوم في نواتج الانحلال الإشعاعي لعنصر الراديوم.[١]
يتواجد الهيليوم في النجوم نتيجة الاندماج النووي للهيدروجين في تفاعل بروتون-بروتون، وأظهرت الدراسات أن وجود الهيليوم على سطح الأرض يكون بكميات كبيرة تحت السهول الكبرى ونتج من عملية استخراج الغاز الطبيعي.[١]
يرمز له بالرمز He، وعدده الذري يساوي 2، وتتألف نواته من بروتونين ونيوترونين، وكما أنه غاز أحادي الذرة، ويوجد في المجموعة الثامنة في الجدول الدوري، ويعطي الهيليوم ضوء لونه أرجواني إذا كان في البلازما، ويوجد له 8 نظائر ولكن هناك نظيرين فقط هما المستقران وهما هيليوم-3 وهيليوم-4.[٢]
يعد هيليوم 4 أكثر النظائر انتشاراً إذ يتكون من جسيم ألفا في نواته الذرية، وينتج النظير هيليوم-3 من عنصر التريتيوم بعد إشعاعه الإلكتروني خلال تحلل بيتا، يمكن إنتاجه عن طريق تبريد الغاز الطبيعي إلى درجة حرارة أعلى من درجة غليان الهيليوم، ثم يتم فصل الغازات غير المرغوب فيها ويبقى غاز الهيليوم باستخدام عملية التقطير التجزيئي.[١]
الخصائص الفيزيائية والكيميائية لغاز الهيليوم
يُمكن الاطلاع على الخصائص الفيزيائية والكيميائية على النحو الآتي:[١]
- يوجد في الحالة الغازية، ويعتبر الغاز الوحيد الذي لا يمكن أن يتحول إلى الحالة الصلبة في ظروف الضغط الطبيعي، إلا إذا تم رفع الضغط إلى 2.5 ميغاباسكال ودرجة حرارة أقل من -272 سْ حتى يتحول إلى الحالة الصلبة.
- يمتلك درجة غليان وانصهار قليلة مقارنة مع الغازات الأخرى، ويعتبر غاز خفيف جداً.
- يمتلك الهيليوم على إلكترونين اثنين في مداره الخارجي، وله مدار واحد مكتمل لذلك هو غاز خامل لا يشكل مركبات ولا يتفاعل مع العناصر الأخرى.
- يكون الهيليوم على شكل أحادي الذرة في أغلب حالات المادة، وهو أقل غاز أحادي الذرة ذوبانية في الماء، وهو غاز غير سام.
- يمتلك الهيليوم كتلة ذرية منخفضة، مما يجعل له ناقلية وسعة حرارية عالية.
استخدامات غاز الهيليوم
يُمكن استخدام غاز الهيليوم على النحو الآتي:[٣]
- يستخدم عنصر الهيليوم في تبريد أجهزة المغناطيس فائقة الموصلية، والتي تستخدم في أجهزة تصوير الرنين المغناطيسي.
- من الاستخدامات الشائعة للهيليوم استخدامه لملء البالونات التي يمكنها الطيران في الهواء والتي تسمى بالمنطاد.
- يستخدم الهيليوم في صناعة الألياف الضوئية الموجودة داخل كيبلات توصيل الانترنت والتلفاز.
- بما أن الهيليوم لا يتفاعل ولا يحترق ولا يتجمد، فإنه يستخدم كوقود للصواريخ ولتنظيف خزانات الوقود.
- يستخدم في صناعة المجاهر الحديثة التي تمتلك الماسح الضوئي؛ لقدرتها على إنتاج صور دقيقة بشكل أكبر.
- يستخدم الهيليوم في وسائد الحماية الموجودة في مقود السيارة، لأن له القدرة الكبيرة على الانتشار بسرعة ويسمح للوسادة بالتضخم بسرعة عند الاصطدام.
- يمكن استخدام الهيليوم في بعض المفاعلات النووية كوسط لتبادل الحرارة بسبب خموله الكيميائي ولأنه لا يتأثر بالنيوترونات ولا يشكل نظائر مشعة داخل المفاعل.
- يخلط الهيليوم مع غاز الأكسجين للغواصين في البحار، بسب ذائبيته الأقل من الأكسجين في الدم.
- يستخدم في التجارب الكيميائية التي تحتاج إلى درجات حرارة منخفضة، لأن درجة غليانه من أقل درجات الغليان في باقي العناصر، ويمكن استخدامه في توفير أجواء خاملة في التفاعلات الكيميائية.
