گاز هلیوم یک عنصر شیمیایی با فرمول شیمیایی He و عدد اتمی 2 است. این گاز عنصری بدون رنگ، بدون بو، بدون طعم ، غیر سمی، خنثی و تک اتمی است. اولین عضو در گروه گاز نجیب در جدول تناوبی است. همچنین کمترین نقطه جوش را در میان همه عناصر شیمیایی به خود اختصاص داده است. بعد از گاز هیدروژن دومین عنصر سبک و فراوان در جهان است و 24 درصد جرم کل عناصر جهان را تشکیل می دهد و سنگین تر از هواست. مهم ترین منبع هلیوم در جهان سیاره های خورشید و مشتری هستند. اما منابع آن در زمین بسیار محدود است و از طرفی کاربردهای بسیار مهمی دارد. به همین دلیل در بین گازها یک گاز استراتژیک محسوب می شود و از اهمیت زیادی برخوردار است.

اغلب مردم می دانند که هلیوم به عنوان یک گاز بالابرنده در بالن ها و بادکنک های جشن تولد استفاده می شود. اما معمولا کاربردهای دیگر آن را نمی توانند نام ببرند. مهم ترین کاربرد آن به عنوان گاز سرد کننده در دستگاه MRI در پزشکی است. کاربردهای مهم دیگر نیز عبارتند از: گاز محافظ در جوشکاری، گاز خنثی برای ایجاد یک اتمسفر کنترل شده، تشخیص نشتی ها و جرئی از مخلوط گاز تنفسی غواص ها.

تاریخچه گاز هلیوم

گاز هلیوم قبل از اینکه بر روی زمین کشف شود در خورشید کشف شده بود. پیر جولز سزار جانسن، اختر شناس فرانسوی در سال 1868 هنگامی که  بر روی کسوف خورشید مطالعه می کرد متوجه خط زردی در طیف خورشید شد. آقای نورمن لاکیر، اختر شناس انگلیسی دریافت که این طیف با طول موج 587.49 نانومتر موبوط به هیچ یک از عناصر شناخته شده تا آن زمان نیست. این احتمال وجود داشت که یک عنصر جدید و ناشناخته در خورشید منبع این طیف باشد. لاکیر این عنصر ناشناخته را هلیوم نامید.

آیا می دانید خورشید بزرگترین منبع گاز هلیوم در جهان است؟

گاز هلیوم در زمین اولین بار در سال 1895 کشف شد. آقای ویلیام رامسی، شیمیدان سوئدی آزمایشی را با یک مینرال محتوی اورانیوم به نام سلیوت انجام داد. او این مینرال را در معرض اسیدهای معدنی قرار داد و آنگاه گازهای تولید شده را جمع آوری کرد. او نمونه این گازها را به دو دانشمند به نام ای لاکیر و ویلیام کوکس که قادر به تشخیص هلیوم در آن بودند فرستاد. دو شیمی دان سوئدی به نام های لانگلت و نئودر کلیو نیز تقریبا به طور همزمان وجود هلیوم را در سنگ معدن دیگری تشخیص دادند.

 هلیوم چگونه تولید می شود؟

مقدار بسیار کمی از گاز هلیوم در جو زمین وجود دارد. زیرا این عنصر بسیار سبک است و گرانش زمین قادر به نگه داشتن آن نیست. زمانی که در سطح زمین قرار می گیرد از آنجا که سبک تر از هواست به سمت بالا حرکت کرده و به مرور زمان از جو زمین خارج می شود. در حقیقت دلیل استفاده از این گاز در بالا بردن بالن ها و بادکنک ها همین ویژگی منحصر به فرد و جالب آن است.

گاز هلیوم از تخریب رادیواکتیو ایزوتوپ های سنگین اورانیوم-238، اورانیوم-235 و توریوم-232 به دست می آید. اورانیوم-238 بیشترین ایزوتوپ یافت شده در رسوب های اورانیوم  است.

اورانیوم-235 کمیاب است که برای شکستن هسته استفاده می شود و  در تولید سلاح و راکتورها کاربرد دارد. توریوم-232 و اورانیوم-238 ایزوتوپ های تولید کننده هلیوم هستند. وقتی این ایزوتوپ ها در زنجیره تخریب قرار می گیرند (که در نهایت به پایداری ختم می شود) سه ذره اولیه رادیو اکتیو تشکیل می شود: آلفا (هسته اورانیوم)، بتا (یک الکترون) و گاما (اشعه X). ذره آلفا شامل دو پروتون و دو نوترون است و وقتی دو الکترون جذب می کند اتم هلیوم را تشکیل می دهد. تقریبا تمام هلیوم تشکیل شده در پوسته زمین در این سیکل تخریب شکل می گیرد. این چرخه همچنین منجر به ایجاد گرما درون زمین می شود.

در سراسر قاره میانی هلیوم اغلب در مناطقی که اورانیوم و توریم کافی در بستری از سنگ های گرانیتی حضور دارند یافت می شود. به دلیل حضور گسل ها و ماهیت شکننده گرانیت ها، هلیوم تشکیل شده به سمت ستون های رسوبی بالا می آید. در همه موارد نیاز به یک گاز حامل (نیتروژن) دارد تا جریان پیدا کرده و در نهایت در یک مخزن جمع شود. این گاز همیشه همراه با گاز نیتروژن یافت می شود به طوری که هر چه غلظت هلیوم افزایش می یابد غلظت نیتروزن هم افزایش پیدا می کند. ما عکس این قضیه همیشه درست نیست و ضرورتا میزان نیتروژن بالا همیشه همراه با مقدار زیاد هلیوم نیست. در تشکیل هلیوم معمولا مقداری گاز کربن دی اکسید هم وجود دارد. اما حضور این گاز اساسا به دلیل نزدیکی با آتشفشان های فعال قدیمی است.

مهم ترین فاکتور در میدان گاز هلیوم حضور کاپ سنگ ها یا سنگ های غیر قابل نفوذی است که مانع خروج آن به سطح زمین می شوند. این اصلی ترین دلیل این مسئله است که چرا ما نمی توانیم این گاز را در همه جا ببینیم.

| لينک ثابت |

| نسخه قابل چاپ | تعداد بازديد : 98