معلومات حول غاز الهيليوم – اكتشافه وخصائصه واستخداماته

الموسوعة » كيمياء » عناصر كيميائية » معلومات حول غاز الهيليوم – اكتشافه وخصائصه واستخداماته

اكتسب الهيليوم (Helium) سمعة كبيرة منذ أن دخل في عديد من مناسباتنا، حيث أصبحت البالونات المعبأة به الأكثر انتشارًا وشعبيّة، غير أن الكثير تعرّف على غاز الهيليوم بعد استخدام تلك البالونات، فقد استغل الإنسان العلم حتى في ترفيه نفسه، لكن هل للهيليوم استخدامات أخرى؟ وما هي أهميته في حياتنا؟

عنصر الهيليوم

هو عنصر كيميائي يُعرف باسم الغاز النبيل، أخف من الهواء، فكثافته شبه معدومة، ولهذا السبب ترتفع البالونات المعبئة به عاليًا في الهواء، رمزه اللاتيني He، وعدده الذري 2. يقع على رأس عناصر المجموعة 18 (الغازات الخاملة) في الجدول الدوري الحديث، وهو غاز غير سام، عديم اللون والمذاق والرائحة، وثاني أكثر العناصر وفرة في الكون بعد الهيدروجين. يصبح الهيليوم سائلًا عند 268.9 درجة مئويّة (-452 درجة فهرنهايت) حيث نقاط الغليان والتجميد له تكون أقل من أي مادة أخرى، لذلك يُعتبر العنصر الوحيد الذي لا يمكن تجميده أو تحويله إلى شكله الصلب بالتبريد في الضغط الجوّي العادي.

يشكّل غاز الهيليوم حوالي 23% من كتلة الكون، ويتركّز في النجوم، وتكون نسبته في الغلاف الجوي ضئيلة؛ نظرًا لخفته وصعوبة تأثير الجاذبية الأرضية عليه، ويتم تصنيعه من الهيدروجين عن طريق الاندماج النووي.§

اكتشاف غاز الهيليوم

اكتُشف هذا الغاز على الشمس قبل العثور عليه على الأرض من قِبل عالم الفلك الفرنسي بيير جانسن (Pierre Janssen)، حيث لاحظ خطًا أصفر اللون في طيف الشمس أثناء دراسته للكسوف الكلي لها عام 1868، ثم في نفس العام لاحظ عالم الفلك الانكليزي نورمان لوكير (Norman Lockyer) نفس الخط الأصفر، وأدرك أن هذا الخط لا يمكن لأي عنصر معروف وقتها إنتاجه، فافترض أن هناك عنصرًا جديدًا في الشمس مسؤول عن هذا الانبعاث لكنه مجهول، وتم تسميته وقتها بالهيليوم، أي الشمس باليونانية.

في عام 1895، قام العالم البريطاني وليام رامزي (William Ramsay) بمعالجة معدن الكليفيت بأحماض معدنيّة، فبعد أن فصل النيتروجين والأوكسجين، لاجظ وجود خط أصفر يشبه خط D3 الذي لوحظ سابقًا في طيف الشمس، فأرسل عينات إلى لوكير، وإلى الفيزيائي البريطاني وليام كروكس (William Crookes)، اللذين استطاعا تحديد غاز الهيليوم بداخله والتعرف على كتلته الذريّة.§

استخدامات الهيليوم في حياتنا

للهيليوم العديد من الاستخدامات، أكثر من مجرد تعبئة بالونات الحفلات والمناطيد، حيث تُستخدم في الوسائد الهوائية للسيارات والمعدات عالية التقنية والأجهزة الطبيّة والطائرات وحتى في المفاعلات النووية، و ما زال مكونًا رئيسيًّا في الحياة الحديثة على الرغم من أننا لا نستطيع رؤيته مباشرةً، ومن أبرز استخدامات الهيليوم في حياتنا:

  • في مجال الانترنت: يتم تصنيع الألياف الضوئية التي توفر الوصول إلى الانترنت والتلفاز في جو من الهيليوم النقي بحيث لا يمكن حبس فقاعات الهواء داخل الكبلات.
  • في الصواريخ: عادةً ما يتم استخدام الهيدروجين والأوكسجين السائل لوقود الصواريخ، لكن غاز الهيليوم يُستخدم لتنظيف خزانات الوقود لأسباب عدة، حيث أنه لن يتفاعل أو يحترق مع أي آثار متبقية من الأوكسجين في الخزانات كونه غازًا خاملًا، كما أنه لن يتجمد في الأنابيب كغيره، فهو آمن كفاية ليُستخدم بهذا المجال.
  • في الغوص تحت سطح الماء: من المعروف أن الغواصين يحملون على ظهورهم عبوات أوكسجين للتنفس تحت الماء، إلا أن عبوات الأوكسجين هذه هي في الواقع خليط من 80% من الهيليوم، و20% من الأوكسجين، حيث أن إضافة الهيليوم في بيئة الضغط العالي يجعل من السهل على الغطاس التنفس في الهواء.
  • في الاستخدامات الطبيّة كعلاج حالات انتفاخ الرئة: حيث يتم دمج الهيليوم مع الأوكسجين لعلاج الربو ومشاكل الجهاز التنفسي بشكل عام، لأن هذا المزيج يصل إلى الرئتين بشكل أسرع بكثير من الأوكسجين وحده.
  • التصوير بالرنين المغناطيسي: لا يمكن للمستشفيات القيام بعمليات التصوير تلك من دون الهيليوم، حيث تستخدم جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي مغناطيسًا قويًّا للغاية لإنتاج صور مدقيقة ومفصّلة لهياكل الجسم الداخليّة، ولإتمام تلك العمليّة يجب تبريد هذا المغناطيس القوي بالطاقة، فيعتبر الهيليوم هو الغاز المثالي للقيام بهذه المهمة.
  • المجاهر: يتم استخدام المجاهر الجديدة التي تحمل رمز الهيليوم بدلًا من المجاهلا الإلكترونيّة التقليديّة للمسح الضوئي نظرًا لقدرتها على إنتاج صور بدقة أكبر.
  • في مقود السيّارة: من المعروف أن هناك وسائد للحماية في مقود السيّارة تُفتح عند الاصطدام القوي وفي الحوادث، وفي الحقيقة، إنّ الغاز الموجود في تلك الوسائد هو غاز الهيليوم الذي اختير لهذه المهمة بسبب قدرته الكبيرة على الانتشار بسرعة مما يسمح للوسائد الهوائيّة بالتضخّم على الفور عند الاصطدام.
  • الانتحار: نعم، يُستخدم الهيليوم حقًّا في حالات الانتحار للأسف فهو وسيلة فعّالة بلا شك، حيث أنه أخف من الهواء، لذا فإن استنشاق كميات كبيرة منه سيؤدي للاختناق السريع أو حتّى انفجار الرئتين بسبب حلّه محل الأوكسجين فيها، ويندرج هذا تحت مخاطره.§

مخاطر استنشاق غاز الهيليوم

بات استنشاق الهيليوم في الفترة الأخيرة مصدرًا للتسلية لتأثيره الكبير في تغير طبقات الصوت وتحويله لأصوات شبيهة بالشخصيّات الكرتونيّة، وهذا ما يجذب الكثيرين لتجريب استنشاقه لا سيما الأطفال، وخصوصًا بعد انتشار هذه اللعبة الخطيرة كتسلية في أكثر من برنامج تلفزيوني.

أعطى ذلك انطباعًا للناس أنه آمن تمامًا، غافلين عن آثاره الجانبية الكثيرة، فاستنشاق كميات كبيرة منه قد يسبب الدوخة في أكثر الأحيان وحتى الاختناق، ويمكن أن تتطور الأعراض للغثيان والقيء أو فقدان الوعي، فمع كل استنشاق للهيليوم تتم إزاحة الأوكسجين في الرئتين ليحل محله، وبالتالي انخفاض مستويات الأوكسجين في الجسم، فاحذر أن تحرم جسمك من الأوكسجين.§

كيف سيكون عالمنا من دون الهيليوم

لأن استخدامات غاز الهيليوم كثيرة في حياتنا، فإن نفاذه سيسبب خللًا في كل تلك الاستخدامات، فلن تطير المناطيد بعد اليوم، وستعطل كثير من الأجهزة الالكترونيّة عندما تسخن، وسيعيش الناس في عالم مختلف. قد لا تعمل الصواريخ أيضًا، ولن يتمكن الأطباء من تشخيص مشاكل المرضى من دون رنين مغناطيسي، كما أن التنفس تحت الماء سيصبح صعبًا وسيتوقف إنتاج رقائق السيليكون وملء السفن الهوائية، وسيقف هذا حتمًا في وجه الكثير من الاكتشافات والكثير من التطورات، لذا لا يمكننا ترك الهيليوم ينفذ.§

408 مشاهدة