ما هو غاز الهيليوم

مكونات غاز الهيليوم

ينتمي الهيليوم إلى فصيلة الغازات النبيلة، وهو يحوي إلكترونين اثنين في طبقة غلاف التكافؤ الخارجيّة، بحيث أن المدارات الإلكترونية مكتملة 1S2، بالتالي فهو غاز خامل، وهو أقلّ الغازات النبيلة من حيث النشاط الكيميائي بعد النيون، وبالتالي ثاني أقل العناصر الكيميائيّة من حيث النشاط الكيميائي. لا يبدي الهيليوم أيّ نشاط كيميائي تحت كافة الشروط الطبيعيّة.

يكون الهيليوم على شكل أحادي الذرة في أغلب حالات المادة، كما أنه أقلّ غاز أحادي الذرة انحلاليّة (ذوبانيّة) في الماء، ولا يسبقه بضعف الانحلاليّة في الماء إلا بعض الغازات مثل رباعي فلورو الميثان CF4 وسداسي فلوريد الكبريت SF6 وثماني فلورو حلقي البوتان C4F8 والتي لها انحلاليّة (معبّراً عنها بالكسر المولي) تعادل 0.3802 x2/10−5 و 0.4394 x2/10−5 و 0.2372 x2/10−5 على الترتيب، مقابل 0.70797 x2/10−5 للهيليوم.

المركّبات الكيميائيّة
لا توجد مركّبات كيميائيّة للهيليوم في الظروف القياسيّة من الضغط ودرجة الحرارة، ولكن عندما يعرّض الهيليوم إلى ظروف غير طبيعيّة من الضغط أو نتيجة قذف إلكتروني لنواة الهيليوم فإنّه يمكن أن يشكّل مركّبات كيميائيّة غير مستقرّة تعرف باسم الثنائيات المثارة (إكسايمر) وذلك مع عناصر مثل التنغستن واليود والفلور والكبريت والفوسفور، وذلك عندما تخضع للتفريغ المتوهج أو القذف الإلكتروني.

تحت ظروف التفريغ المرتفعة في جهاز مطيافية الكتلة يمكن أن يتشكّل أيون هيدريد الهيليوم ولكنّه غير قابل للعزل. إنّ +HeH في حالته الأرضيّة مستقرّ، ولكنه نشيط كيميائيّاً بشكل كبير جداً، بحيث يعدّ أقوى حمض وفق نظرية برونستد-لوري حيث أنه يمنح البروتون بشكل فوري عند تماسه مع أيّ جزيء أو مركب، وذلك بغضّ النظر عن التركيز. نظريّاً، يمكن أن توجد هناك مركبات أخرى للهيليوم مثل فلوروهيدريد الهيليوم HHeF، وذلك قياساً لمركب فلوروهيدريد الأرغون. أظهرت حسابات الكيمياء النظريّة إمكانيّة وجود مركبات أخرى للهيليوم حاوية على رابطة هيليوم-أكسجين، والتي يمكن أن تكون مستقرّة.

جرى مؤخراً حبس ذرة الهيليوم داخل قفص كربوني، وذلك عند تسخين الفوليرينات إلى درجات حرارة مرتفعة بوجود الهيليوم. يتشكّل حينها ما يعرف باسم الفوليرينات ذات السطح الداخلي endohedral fullerene، والتي تبقى محتوية على الهيليوم محتجزاً داخلها حتّى حين إجراء اشتقاق مركّبات كيميائيّة منها. وفي حال استعمال النظير هيليوم-3 يمكن أن يكشف ذلك باستعمال مطيافية الرنين المغناطيسي النووي للهيليوم. لا تعدّ هذه المركّبات مركّبات للهيليوم بالمعنى الحقيقي للكلمة، إذ لا توجد دلائل على حدوث نوع من الرابطة الكيميائيّة بينها وبين العناصر المحيطة بها، إلا أن هذه المركّبات لها خواص مميّزة عن غيرها، ولها صيغة ستوكيومتريّة خاصّة بها. يرمز لهذه المركّبات بالأسلوب التالي: He@C60.

هل غاز الهيليوم يشتعل

اكتشف وجود غاز الهيليوم مع الغاز الطبيعي في الأرض بكميات كافية للإنتاج عام 1903 أثناء التنقيب عن النفط في ديكستر في ولاية كانساس الأمريكية، حيث جمعت كمية من غاز غير قابل للاشتعال. بإجراء عملية تحليل للعيّنة في جامعة كانساس وجد أن الغاز يتألّف من 72% نيتروجين و15% ميثان و1% هيدروجين و12% من غاز لم يتعرّف عليه حينئذ. بإجراء عملية بحث أعمق وجد هاميلتون كادي وديفد ماكفارلاند من جامعة كانساس أن 1.84% من العيّنة عبارة عن غاز الهيليوم. أظهرت هذه الأبحاث أنّه على الرغم من ندرة وجود الهيليوم على الأرض فإنّه يتركّز تحت السهول الكبرى بكميّات كبيرة كافية كناتج ثانوي في عملية استخراج الغاز الطبيعي.

هذه الوقائع جعلت من الولايات المتحدة أكبر مزوّد للهيليوم، وجرى الاستفادة من ذلك في الحرب العالميّة الأولى في تعبئة المناطيد الحاجزة بغاز أخف من الهواء مثل الهيدروجين، لكنّه غير قابل للاشتعال. بناءً على ذلك جرى استعمال الهيليوم في تجهيز المناطيد العسكريّة. أوّل منطاد استعمل لهذا الغرض سمّي U.S. Navy’s C-7 وأقلعت أول رحلة تجريبيّة له من هامبتون رودز في ولاية فيرجينيا إلى قاعدة بولينغ فيلد العسكريّة في واشنطن في الأوّل من ديسمبر عام 1921. استمرّ استخدام الهيليوم في المجال العسكري حتى الحرب العالميّة الثانيّة في عمليّات اللحام القوسي من أجل التجهيزات العسكريّة واستخدم كغاز لكشف التسريبات في عملية الانتشار الغازي أثناء تخصيب اليورانيوم لتصنيع القنبلة الذريّة في مشروع مانهاتن.

أضرار غاز الهيليوم

يمكن أن يكون استنشاق غاز الهيليوم خطراً أو مميتاً، وتختلف حدّة خطورته باختلاف المصدر الذي تمّ استنشاق الغاز منه، إذ يمكن حصر الأضرار الصحية المترتبة على استنشاق الهيليوم من البالونات في الحصول على صوت حادّ، مع الشعور بدوخة نتيجة استنشاق الهيليوم النقي بدلاً من الأكسجين، وفي حال استنشاق كمية كبيرة من الهيليوم فيمكن أن يتسبب ذلك في نقص كمية الأكسجين الواصلة للرئتين وبالتالي احتمال حدوث إغماء، وفي حال عدم ارتطام الرأس بشيء حادّ فيمكن حصر الضرر بالصداع وجفاف الممرات الأنفية، أمّا استنشاق الهيليوم من خزان غاز مضغوط فهو أمر أشدّ خطورة، ونتيجة لكون ضغط الغاز أعلى بكثير من ضغط الهواء يمكن أن ينطلق الهيليوم نحو الرئتين متسبباً في نزيفهما أو تفجّرهما.

تحذيرات عند استخدام غاز الهيليوم

قد يكون من الخطر استخدام غاز الهيليوم، حيث يُنصح باستخدامه تحت إشراف طبيب مرخص يمتلك خبرة في استخدام وإدارة الهيليوم وعلى علم بدواعي الاستخدام، والآثار، والجرعات، ومدّة التحكم، والأخطار، والآثار الجانبية، والاحتياطات الواجب اتّخاذها عند التعامل مع هذا الغاز، ومن النصائح التي يمكن اتّباعها عند التعامل مع غاز الهيليوم ما يأتي:

• تخزينه واستخدامه في مكان جيد التهوية.
• استخدام أدوات تتحمّل ضغط الغاز.
• استخدام جهاز منع التدفق الخلفي في الأنابيب.
• ألّا تزيد درجة حرارة الإسطوانة عن 52 درجة مئوية.

غاز الهيليوم للبالونات

اسطوانة غاز فارغة من الوطنية ، 30 لتر – ازرق
544.00 جنيه
اسطوانة غاز فارغة من الاتحاد، 30 لتر – ازرق
899.00 جنيه
حصالة من البورسلين شكل اسطوانة غاز
105.00 جنيه

أين يوجد غاز الهيليوم

يُعد غاز الهيليوم ثاني أخف الغازات وزناً وثانيها وفرةً أيضاً، فاستناداً لبعض التقديرات التي تقول إنَّ الهيليوم يشكل ما نسبته 24% من كتلة حجم الكون، حيث وجوده بهذه النسبة العالية يلعب دوراً كبيراً في عمليات الانشطار النووي والتي ينتج عنها غاز الهيدروجين، إنَّ الوفرة الهائلة للهيدروجين في الكون لا تعطي دلالة بأنه ذو وفرة على الكرة الأرضية، فهو يشكل نسبة ضئيلة جداً من مكوِّنات الغلاف الجوي للكرة الأرضية تصل إلى 0.00052%، ومعظم ما يتم تحصيله يأتي من باطن الأرض عن طريق المواد غير العضوية أو مصائد الغاز تحت الأرض، مما يجعلها من أكثر العناصر على وجه الأرض ندرة.

[معظم ما يتم توفيره من غاز الهيليوم على الأرض يأتي من عملية الاضمحلال الإشعاعي، وهي عملية معاكسة لعملية الانشطار النووي، لذلك تعتبر عمليات تحليل اليورانيوم هي المصدر الأساسي للتزود بغاز الهيليوم، وأكثر الدول إنتاجاً له هي الولايات المتحدة الأمريكية حيث تنتج ما نسبته 78% من إنتاج العالم، وبقية إنتاجه متوافرة في الشمال الأفريقي، الشرق الأوسط وروسيا.

فوائد الهيليوم

يُعتبر عنصر الهيليوم من أكثر العناصر انتشارًا في الكون، كما أنّ له العديد من الاستخدامات في الكثير من المجالات ويعتبر مكونًا رئيسًا في الحياة الحديثة بالرغم من عدم القدرة على رؤيته مباشرةً، وأهم استخدامات الهيليوم تتمثل بما يأتي:

• يتم استخدام الهيليوم لملء بالونات الحفلات التي تُسعد الأطفال والكبار في جميع أنحاء العالم، كما تم استبدال الهيدروجين بالهيليوم في المناطيد، وذلك بعد أنّ تم ايجاد أنّ الهيدروجين شديد التفاعل، وهي من استخدامات الهيليوم الشائعة.
• يستخدم الهيليوم بالطب، حيث يتم استخدامه في بعض الأحيان في مساعدة المرضى الذين يعانون من مشاكل في الرئة مثل انسداد الشعب الهوائية، الربو ومرض الانسداد الرئوي المزمن، حيث يتيح الهيليوم تغلغل الغاز بشكل أفضل في الحويصلات الهوائية البعيدة في الرئتين، لذلك يتم استخدامه لتهوية الرئة عند الضرورة الطبية، كما يستخدم الهيليوم لاختبار وظائف الرئة، وفي بعض العمليات الجراحية التي يتم اجراؤها بالمنظار بدلًا من أول أكسيد الكربون، ويستخدم الهيليوم أيضًا في بعض الأحيان في عمليات القلب المفتوح.
• يلعب الهيليوم أيضًا دورًا مهمًا في معدات السلامة المستخدمة في المركبات، حيث يتم استخدامه لملء الوسائد الهوائية في حال وقوع حادث للمركبة.
• أحيانًا ما يستخدم المجهر الإلكتروني الماسح الهيليوم للحصول على دقة أفضل للصورة.
• يستخدم الهيليوم كوسيلة تبريد في المفاعلات النووية وأجهزة الأقمار الصناعية.
• يوفر البرودة اللازمة للموصلات الفائقة التي تعمل في حال كانت محاطة بالبرد الشديد.
• يستخدم الهيليوم على نطاق واسع في أبحاث التجمد لأنّ درجة غليانه قريبة من الصفر المطلق.
• يستخدم الهيليوم في التصوير بالرنين المغناطيسي.

كيف تصنع غاز الهيليوم

غاز الهيليوم للبيع

اسطوانة غاز فارغة من الوطنية ، 30 لتر – ازرق
544.00 جنيه
اسطوانة غاز فارغة من الاتحاد، 30 لتر – ازرق
899.00 جنيه
حصالة من البورسلين شكل اسطوانة غاز
105.00 جنيه