غاز الهيليوم
غاز الهليوم سادس العناصر في الجدول الدوري وله الرمز He.
وهو غاز نبيل عديم اللون والرائحة ولا يتفاعل مع العناصر الأخرى.
يوجد الهليوم في الغلاف الجوي للأرض بنسبة 0.0005%، ويمكن الحصول عليه من الغاز الطبيعي من خلال عملية الفصل.
يستخدم غاز الهليوم في العديد من التطبيقات، بما في ذلك البالونات والمنطاد، والتبريد المبرد والموصلية الفائقة.
الإنتاج
يتم إنتاج غاز الهليوم من الغاز الطبيعي من خلال عملية الفصل، حيث يتم تبريد الغاز الطبيعي إلى درجات حرارة منخفضة للغاية، مما يؤدي إلى تكثيفه وتحويله إلى سائل.
بعد ذلك، يتم إزالة الغازات الأخرى، مثل النيتروجين والميثان، من خلال عمليات التقطير.
وتتمثل الخطوة النهائية في عملية الفصل في تقطير الهليوم السائل نفسه إلى منتجات نقية.
الاستخدامات
لهليوم العديد من الاستخدامات في مجالات مختلفة، منها:
البالونات والمنطاد
يُستخدم الهليوم في ملء البالونات والمنطاد لأنه أخف من الهواء ويسمح لها بالطفو.
كما يُستخدم في عمليات الاستنشاق، مثل الغوص والطب التنفسي.
ويُستخدم أيضًا في أنظمة إطفاء الحريق بسبب خصائصه الخانقة.
التبريد المبرد
الهليوم غاز مبرد فعال للغاية ويُستخدم في مجموعة متنوعة من تطبيقات التبريد المبرد.
ويُستخدم في تبريد المغناطيسات فائقة التوصيل في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) وفي معجلات الجسيمات.
كما يُستخدم في تبريد أجهزة الكمبيوتر فائقة السرعة ومراكز البيانات.
الموصلية الفائقة
عندما يتم تبريد الهليوم إلى درجات حرارة منخفضة للغاية، فإنه يصبح موصلًا فائقًا للموصلية.
وفي هذه الحالة، يفقد الهليوم جميع مقاومته الكهربائية ويسمح للتيار الكهربائي بالتدفق من خلاله دون أي خسائر.
تُستخدم الموصلية الفائقة في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي والقطارات عالية السرعة.
اللحام والقطع
الهليوم غاز خامد لا يتفاعل مع المعادن الأخرى، مما يجعله غازًا مثاليًا للاستخدام في عمليات اللحام والقطع.
ويُستخدم في لحام المعادن مثل الألومنيوم والستانلس ستيل، حيث يمنع الأكسدة ويحافظ على نقاء اللحام.
كما يُستخدم في القطع بالبلازما، حيث ينتج تيارًا من البلازما لقطع المعادن.
الاستخدامات الطبية
يُستخدم الهليوم في العديد من التطبيقات الطبية، بما في ذلك أجهزة التنفس الصناعي والتصوير الطبي.
ويُستخدم في أجهزة التنفس الصناعي لمساعدة المرضى على التنفس، وفي التصوير الطبي لتوفير صور تفصيلية للأعضاء والأنسجة.
كما يُستخدم في جراحة الليزر كغاز مساعد لزيادة دقة القطع والتقليل من تلف الأنسجة السليمة.
الخصائص
غاز الهليوم عديم اللون والرائحة والطعم.
وهو أخف من الهواء بكثير، حيث تبلغ كثافته حوالي 0.1786 جرام/لتر في درجة حرارة الغرفة.
الهليوم غاز غير قابل للاشتعال وهو خامل كيميائيًا، مما يعني أنه لا يتفاعل مع العناصر الأخرى.
وهو ثاني أقل عنصر موصل للحرارة بعد الهيدروجين، وثاني أقل عنصر لزوجة بعد الهيدروجين أيضًا.
الأهمية
غاز الهليوم له أهمية كبيرة في العديد من المجالات، بما في ذلك:
العلوم والتكنولوجيا
يُستخدم غاز الهليوم في العديد من المجالات العلمية والتكنولوجية، بما في ذلك الأبحاث العلمية والطبية والفضاء.
وهو ضروري لتشغيل أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) ومعجلات الجسيمات.
ويُستخدم أيضًا في بالونات الأرصاد الجوية والمنطاد.
الصناعة
يُستخدم غاز الهليوم في العديد من الصناعات، بما في ذلك اللحام والقطع وتصنيع أشباه الموصلات.
كما يُستخدم في إنتاج ألياف بصرية عالية النقاء.
وهو ضروري لتشغيل أجهزة الكمبيوتر فائقة السرعة ومراكز البيانات.
الطب
يُستخدم غاز الهليوم في العديد من التطبيقات الطبية، بما في ذلك أجهزة التنفس الصناعي والتصوير الطبي.
وهو ضروري لعمل أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) ويُستخدم أيضًا في جراحة الليزر.
كما يُستخدم في عمليات الاستنشاق، مثل الغوص والطب التنفسي.
الوفرة
غاز الهليوم نادر نسبيًا على الأرض، حيث يمثل حوالي 0.0005% من الغلاف الجوي.
ومع ذلك، فهو ثاني أكثر العناصر وفرة في الكون بعد الهيدروجين.
ويوجد الهليوم في النجوم والكواكب العملاقة الغازية مثل المشتري وزحل.
الاستدامة
غاز الهليوم مورد غير متجدد، مما يعني أنه بمجرد استخراجه من الأرض، لا يمكن تجديده.
وتشير التقديرات إلى أن احتياطيات الهليوم العالمية ستستمر لمدة 25-50 عامًا فقط بالمعدلات الحالية للاستهلاك.<
تعمل العديد من البلدان على تطوير طرق لاستخراج الهليوم من مصادر بديلة، مثل الغاز الطبيعي وجو المريخ.
الاستنتاج
غاز الهليوم عنصر مهم له العديد من الاستخدامات في العلوم والتكنولوجيا والصناعة والطب، من ملء البالونات إلى التبريد المبرد والموصلية الفائقة.<
على الرغم من أنه نادر نسبيًا على الأرض، إلا أن وجوده وفير في الكون.<
ومع ذلك، فإن غاز الهليوم مورد غير متجدد، ومن المهم استخدامه بحكمة والحفاظ على موارده.