يعد هذا العنصر من العناصر الغازية الخاملة، ويتميز بأن وزنه خفيف، كما أنه عديم الرائحة وعديم اللون وعديم المذاق، ويمكن أن يتحول الهيليوم من الحالة الغازية للحالة السائلة في الظروف الحرارية، وذلك بمقدار حوالي 268.9 درجة مئوية، كما أن غاز الهيليوم يتعرض للضغط الجوي ويتميز بانخفاض في درجة التجمد وفي درجة الغليان عندما نقارنه ببعض العناصر.

اكتشاف غاز الهيليوم

  • لقد تم اكتشافه في سنة 1868م، وقام باكتشافه العالم الفرنسي بيير جانسن.
  • قام باكتشاف الغاز من خلال وجوده مقرونًا مع سطح الشمس، ولا يوجد على الأرض.
  • استمرت الأبحاث حتى وجد ويليام رامزي في سنة 1895 عنصر الهيليوم.
  • لا يتحد الهيليوم مع العناصر الأخرى بشكل سهل برغم كافة المحاولات التي تسعى إلى ربط الهيليوم بالغازات الأخرى.
  • نسبة وجود غاز الهيليوم في الغلاف الجوي بسيطة وهي 0.0005%.
  • حيث أن الهيليوم يتسرب بعيدًا عن الغلاف الجوي في الفضاء، ولا تتحكم الجاذبية الأرضية في عنصر غاز الهيليوم.

الاستخدامات المتعددة لغاز الهيليوم

  • يدخل غاز الهيليوم في كثير من الاستخدامات وهي كالآتي:
  • يتم استخدامه في التبريد مثل: تبريد المغناطيسيات والرنين المغناطيسي النووي، كما أنه يساعد في تبريد الأدوات الفضائية.
  • يتم استخدامه لملء البالونات الخاصة بالمناطيد، والبالونات المزخرفة، وذلك لأن كثافته منخفضة.
  • يتم استخدامه لنفخ البالونات الخاصة بالسيارة وذلك عندما تتعرض السيارة لحادث بسبب أن غاز الهيليوم ينتشر بشكل كبير.
  • يتم استخدامه لصناعة الألياف البصرية، وصناعة أشباه الموصلات وذلك لأنه غاز غير خامل كما أنه نشط.
  • يتم استخدام الهيليوم من خلال خلط نسبة 80% منه مع 20% من الأكسجين، وذلك حتى يقوم الغواصين باستخدامه في الغوص.
  • تم استخدامه في إنتاج مجهر حديث، وذلك لأن أيونات الهيليوم توضح الصورة بشكل أدق من المجهر الإلكتروني.

خصائص الهيليوم

  • يتميز بعدة خصائص منها:
  • إن غاز الهيليوم من عناصر الغازات النبيلة التي توجد في الجدول الدوري.
  • يعد ثاني أكبر العناصر من حيث توفره في الكون.
  • يعد أيضًا ثاني أبسط العناصر الكيميائية فهو يتكون من اثنين من البروتينات، واثنين من النيوترونات، واثنين من الإلكترونات.
  • يتميز بأنه عديم الطعم، وعديم الرائحة، وعديم اللون.
  • كثافته قليلة، كما أنه غير قابل للاشتعال.
  • غاز خامل لا يتفاعل مع أي عنصر آخر.

إنتاج الهيليوم لاستخدامه في التطبيقات الصناعية

  • هناك أكثر من طريقة لإنتاج الهيليوم منها:
  • أن الهيليوم يتم جمعه من خلال القيام بتسييل الهواء، وفصل عناصره عن بعضها البعض، ويتم التركيز على غاز الهيليوم في الهواء، ولكن هذه العملية غير نافعة بشكل اقتصادي.
  • أن يتم استخراج الهيليوم من الغاز الطبيعي وهذه العملية هي أكثر العمليات انتشارًا كما أنها ناجحة بشكل كبير.

كيفية إنتاج غاز الهيليوم من الغاز الطبيعي

  • إن عملية إنتاج غاز الهليوم من أكثر العمليات تعقيدًا، وذلك لأنه يحتاج إلى تكنولوجيا عالية، ويحتاج إلى معدات خاصة، وهناك مرحلتان يتم القيام بهما لإنتاج غاز الهيليوم وهما:
  • المرحلة الأولى: والتي يتم فيها تكثيف الغاز الذي يتم استخراجه من باطن الأرض بدرجات حرارة تتميز بأنها منخفضة، وهذين الغازين هما مركبات الغاز الطبيعي الهيدروكربونية، وغاز الهيليوم، وينتج غاز الهيليوم بنسبة تصل إلى ثمانين بالمائة.
  • المرحلة الثانية: وهي المرحلة التي يحدث فيها تنقية للشوائب التي تملء الغاز مثل: النيون، والأرغون، والهيدروجين، والنيتروجين.

تحذيرات عند استخدام غاز الهيليوم

  • يجب الاهتمام بتخزين الهيليوم في مكان جيد التهوية.
  • أن يتم استخدام جهاز لكي يمنع التدفق الخلفي في الأنابيب.
  • يجب أن نقوم باستخدام أدوات يمكن من خلالها تحمل ضغط الغاز.
  • أن تكون درجة حرارة الأسطوانة أقل من اثنان وخمسين درجة.