جدول مشخصات فنی هلیوم
| نام گاز: هلیوم | نماد شیمیایی: He |
| عدد اتمی: 2 | جرم اتمی استاندارد: 4.003gr/mol |
| چگالی در فشار یک اتمسفر: 0.1786gr/L | چگالی مایع در نقطه جوش: 0.145gr/cm3 |
| نقطه ذوب: 272.20ċ- | نقطه جوش: 268.93ċ- |
| گرمای تبخیر: 0.0829kj/mol | نقطه بحرانی: 0.227mpa , 5.19k |
| گرمای همجوشی: 0.0138kj/mol | ظرفیت گرمایی: 20.786j/mol . k |
گاز هلیوم در مقایسه با گازهای تک اتمی از همه کمتر در آب حل می شود و نسبت به گازهای دیگر یکی از کم حل شدنی ترین گاز ها است.
دمای ذوب و جوش هلیوم در میان دیگر عنصرها بسیار پایین است به همین دلیل در دمای اتاق و البته در بیشتر موارد به صورت گازی است مگر شرایط بسیار ویژه‌ای بر آن گذرانده شود
هلیوم دارای پایین‌ترین نقطه ذوب ( نزدیک به صفر مطلق ) در میان عناصر است و تنها مایعی است که با کاهش دما به جامد تبدیل نمی شود و در فشار استاندارد تا دمای صفر مطلق به حالت مایع باقی می‌ماند ؛ ( تنها با افزایش فشار میی توان آن را به جامد تبدیل نمود. )
گاز هلیوم در تانزانیا کشف شد!!!
Helen Briggs نویسنده بی بی سی نیوز اعلام داشت که مخزن بسیار بزرگی از گاز هلیوم در تانزانیا کشف شده است. وی در گزارشی افزود که بیش از 1 تریلیون لیتر هلیوم در زیر آتشفشان تانزانیا یافت شده است و در کنفرانسی ژئوشیمیایی در گلدشتمیت اعلام شد که این میزان از هلیوم میتواند تمام نیاز به هلیوم را تامین کند.
براساس یک گزارش مطبوعاتی، این نخستین باری است که محققان این گاز را به طور کامل کشف کرده‌اند. لازم به ذکر است که هلیوم معمولاً هنگام جستجوی گاز طبیعی به طور اتفاقی قابل شناسایی می‌باشد.مشخصات فنی هلیوم داخل جدول بالا ذکر شده است.
کوه آتشفشانی و ارتباط آن با گاز هلیوم
برای اولین بار یک تیم تحقیقاتی توانست به کشف بزرگی از مخزنی در حدود 54 بیلیون متر مکعب از گاز هلیوم دست پیدا کند. این تیم تحقیقاتی ترکیبی از شیمی مرتبط با زمین است و با استفاده از لرزشهای ساختارهای آتشفشانی توانستند به کشف بزرگی از مخزن گاز هلیوم دست پیدا کنند.
چاه گاز و کشف گاز هلیوم در آن
هلیوم در سراسر جهان وجود دارد گاز هلیوم دومین عنصری است که به وفور در جهان یافت می‌شود. اما لازم به ذکر است که در زمین میزان یافت شده از هلیوم کمتر است. نکته قاب ذکر این است که گاز هلیوم به صورت مصنوعی قابل تولید نمی‌باشد و باید از چاه‌های گاز طبیعی استخراج شود. این در حالی ست که تله های گازی اورانیوم های قدیمی در حال محو شدن هستند، با گذشت زمان هلیوم از اورانیوم پوسیده در لایه ی تحتانی سطح زمین تشکیل می‌شود که این پروسه بسیار زمان بر می‌باشد.بنابراین این موضوع میتواند مشکل بزرگی برای محققانی تحقیقات آنها وابسته به گاز هلیوم ایجاد کند.
ایزوتوپ گاز هلیوم
هلیم در مجموع دارای نه ایزوتوپ است. ایزوتوپ‌های شناخته شده هلیوم حاوی یک تا شش نوترون است؛ بنابراین عدد جرمی این ایزوتوپ‌ها از سه تا هشت متغیر است. از این شش ایزوتوپ، فقط اتم‌هایی با عدد جرمی سه (He-3 یا هلیوم-3) و عدد جرمی 4 (He-4 یا هلیوم-4) پایدار هستند. هلیم-4 فراوان‌ترین ایزوتوپ پایدار است.
کاربرد گاز هلیوم
هلیوم کاربرد های فراوانی دارد و اکنون به کاربرد گاز هلیوم در زندگی روزمره می پردازیم.همانطور که Francie Diep در نیوز دیلی نوشت از این گاز برای خنک کردن آهنرباهای فوق رسانا، تمیز کردن مخازن سوخت، تولید مواردی مانند کابل های فیبرهای نوری و ساخت موشک‌ها و ماشین‌هایی برای نسل بعد، استفاده می‌شود. در سالهای اخیر میزان ذخیره ی کمی از این گاز در دسترس عموم بود و مردم را به طور اضطراری به آمادگی در برابر این کمبود وا داشت.
همانطور که در بخش‌های قبلی گفته شد هلیوم در شرایط استاندارد به صورت تک اتمی وجود دارد و تنها در شرایط غیر معمول دچار تراکم می‌گردد. هلیوم دارای کمترین نقطه ذوب بین عناصر دیگر است. هلیوم مایع را میتوان تنها مایعی در نظر گرفت که با کم شدن دما یخ نزده و تبدیل به جامد نمی‌گردد و اگر فشار استاندارد باشد تا دمای صفر مطلق حالت مایع خود را حفظ می‌کند.
از دیگر مشخصات فنی هلیوم میتوان به دمای بحرانی آن اشاره نمود دمای بحرانی دمایی است که بالا تر از آن حالت مایع و گاز هیچ تفاوتی با یکدیگر ندارند و این دما برای هلیوم برابر با 19.5 کلوین است. هلیوم-4 و هلیوم-3 با تغییر فشار تقریبا 30% از حجم آنها دستخوش تغییر می‌شود. هر ماده ای دارای یک ظرفیت گرمایی است(ظرفیت گرمایی یک ماده عبارت است از میزان گرمایی که به مقدار مشخصی از ماده داده می‌شود تا دمای آن یک درجه افزایش یابد)ظرفیت گرمایی یک کمیت فیزیکی ماده است.
گاز هلیوم دارای ظرفیت گرمایی بالایی است و بخاری که از آن حاصل می‌شود تراکم بالایی دارد. این درصورتی است که اگر دمای اتاق را بالا ببریم به سرعت منبسط می‌شود. هلیوم میتواند در یک فشار و دمای منحصر به فرد بین اتم های خود جابجایی ایجاد کند و دارای آرایش مکعبی و شش ضلعی شود. مابین این دما و فشار خاص یک حالت سوم ایجاد می‌گردد که آرایش مکعبی دارد و تمرکز جرم در مرکز است.
حالات گفته شده از لحاظ انرژی و چگالی یکسان هستند و تنها دلیل این تغییرات شکل‌گیری اتم‌ها است. منبع اصلی گاز هلیوم را گاز طبیعی یا گاز ترش در نظر می‌گیرند البته گاز هلیوم را میتوان از اتمسفر جو نیز استخراج نمود ولی این کار از لحاظ اقتصادی به‌صرفه نیست به طور کلی بدلیل اینکه گاز هلیوم کمیاب است راه‌هایی برای بازیابی آن وجود دارد.
همانگونه که می‌دانید هلیوم به دلیل بی اثر بودن و عدم تمایل به ایجاد پیوند با سایر اتم‌ها ترکیب‌های زیادی ندارد ولی هلیوم جامد را میتوان با اعمال فشار بسیار زیاد با سایر عناصر ترکیب نمود. در این حالت هلیوم جامد پیوند ایجاد نمیکند و فقط ایجاد یک ساختار بلوری منحصر به فرد می‌کند.
در ادامه تعدادی از موارد گفته شده را معرفی می‌نمائیم:
دی اکسید سدیم، سیلیکات‌ها، پروسکایت‌ها، اندوهدرال، فولرایت‌ها، ترکیب هلیومآرسنولیت.
اثرات هلیوم بر سلامتی انسان:
تنفس گاز هلیوم
در شرایط معمولی و حالت استاندارد گاز هلیوم آسیبی به انسان وارد نمیکند حتی مقدار کمی از هلیوم در خون انسان وجود دارد اما باید توجه کرد که تنفس در محیطی که گاز هلیوم جایگرین اکسیژن شده است باعث خفگی فرد می‌گردد. توجه کنید هلیوم مایع خطرات زیادی برای بافت‌های انسان ایجاد می‌کند. هلیوم مایع دارای دمای بسیار پایینی است و در صورت تماس با بدن موجودات زنده باعث سوختگی و آسیب دیدگی بافت می‌گردد.
سوختگی با هلیوم
حتما هنگام استفاده از گاز هلیوم و یا هلیوم مایع موارد ایمنی را رعایت کنید. معمولا موارد ایمنی گفته شده با نیتروژن مشابه است. هلیوم مایع دارای دمای بسیار پایینی است و ممکن است هنگام تماس با بافت های بدن ایجاد سوختگی کند. هلیوم در شرایط خاصی میتواند دچار انفجار شود، یک نمونه از اتفاقاتی که از در اوت 2020 رخ داد اتفجار یک مخزن هلیوم مایع بود که تا 100 فوت هم پراکنده شد.
دقت داشته باشید با وجود اینکه در مشخصات فنی هلیوم این گاز یک گاز بی‌اثر معرفی شده است ولی ترکیب هلیوم با متان در بادکنک‌ها به شدت میتواند خطر آفرین و انفجاری باشد و باعث سوختگی می‌گردد.
از خطرات هلیوم مایع آگاه باشید.
شاید این سوال برای بسیاری از شما ایجاد گردد که آیا هلیوم مایع بر سلامتی انسان تاثیری دارد یا خیر؟
از مشخصات فنی هلیوم مایع میتوان به دمای بسیار پایین آن اشاره نمود. هلیوم مایع در صورت تماس با اعضای بدن، بافت را دچار سوختگی می‌کند و آسیب های پوستی به وجود می آید. برای همین از تماس مستقیم با هلیوم مایع بپرهیزید. گفتنی است گاز هلیوم در صورت برخورد با بافت و اعضای بدن مشکل خاصی ایجاد نمیکند.
حتماً مشاهده کرده‌اید که برخی افراد از بادکنک حاوی گاز هلیوم استنشاق می‌کنند، حتی ممکن است است برخی از شما نیز آن را امتحان کرده باشید. استنشاق هلیوم یک فعالیت سرگرم کننده است که در بسیاری از مهمانی‌ها استفاده می‌شود. گاز هلیوم دارای خاصیتی است که میتواند صدا را تغییر دهد ولی توجه داشته باشید که تنفس بیش از حد هلیوم ممکن است خطر آفرین باشد و حتی منجر به مرگ شود.