گاز هلیوم چیست و چه خطراتی دارد؟

گاز هلیوم گازی تک اتمی، بدون رنگ، بو و مزه است و از سبک ترین، سردترین و کم واکنش پذیرترین عناصر جهان می باشد. این گاز پس از آزاد شدن از سطح زمین شروع به بالا رفتن می کند تا در نهایت از جو زمین خارج شود. زیرا جاذبه زمین قادر به جذب آن نیست. گاز هلیومی که امروزه موجود می باشد از منابع زمینی به دست می آید و تنها در طبیعت می توانم آن را یافت. معمولا هلیوم در منابع گاز طبیعی وجود دارد و به عنوان یک محصول جانبی در کنار تولید گاز طبیعی حاصل می شود. هلیوم موجود در گاز طبیعی از تجزیه اورانیوم و توریم به دست می آید. برای اولین بار هلیوم هنگام بررسی طیف خورشید و عناصر موجود در آن کشف شد. هلیم از کلمه یونانی هلیوز به معنای خورشید گرفته شده است. بعد از آن برای کشف هلیوم در جو زمین تلاش شد و دانشمندان دریافتند که در هوا نیز مقادیر اندکی هلیوم وجود دارد. آمریکا بزرگترین منبع گاز هلیوم در جهان را دارد و بزرگترین فروشنده گاز هلیوم به جهان است. کاربرد گاز هلیوم بسیار زیاد است که در این مقاله به مهمترین آن ها اشاره خواهیم کرد.

به دلیل سرد بودن این گاز از آن به عنوان یک ماده برودتی در پزشکی استفاد می شود. مهمترین کاربرد گاز هلیوم در دستگاه تصویربرداری مغناطیسی برای ارزیابی آسیب ها و تشخیص بیماری است. این تصویربرداری توسط آهنربایی صورت می گیرد که گرما زیادی تولید می کند و با ایتفاده از هلیوم مایع خنک می شود.

 از آنجا که گاز هلیوم سبک ترین گاز است (بعد از هیدروژن)، به عنوان یک گاز بالابر در کشتی های هوایی و بالن ها استفاده می شود. مزیت استفاده از گاز هلیوم نسبت به هیدروژن این است که ایمن تر بوده و اشتعال ناپذیر است. این ویژگی گاز هلیوم برای بادکنک در تولد نیز کاربرد دارد. به این بادکنک ها بادکنک گازی با بادکنک هلیومی گفته می شود. کپسول گاز هلیوم در بازار موجود می باشد و می توانید گاز هلیوم بادکنک را به راحتی تهیه کنید.

از دیگر کاربرد گاز هلیوم در فرآیند جوشکاری است که از تماس اکسیژن از اکسید شدن فلزات داغ و دیگر واکنش ها در دمای بالا جلوگیری می کند. به دلیل ویژگی های گاز هلیوم، این گاز قابلیت پخش بالایی داشته و برای تشخیص محل های نشتی در سیستم فشار بالا و سیستم خلاء استفاده می شود.

هلیوم گازی بی اثر است که از آن برای آماده سازی مخلوط تنفس برای غواصی استفاده می شود. زیرا این گاز به دلیل چگالی پایین برای تنفس در فشار بسیار زیاد کاربرد دارد. کاربرد گاز هلیوم در مصارف تولید و تعمیر نیز قابل ملاحظه است زیرا این گاز خنثی بوده و به دلیل چگالی کم و هدایت حرارتی بالا در تولید فیبرهای نوری و مصارف دیگر کاربرد دارد. کاربرد هلیوم برای رفع مشکلات تنفسی و برای بیماران مبتلا به آسم نیز قابل ملاحظه است. تنفس اکسیژن خالص در اتمسفر باعث مسمومیت می شود. به همین دلیل از ترکیب اکسیژن و هلیوم در کپسول ها استفاده می شود. مخلوط گاز اکسیژن و نئون نیز برای تولید پرتوهای لیزر کاربرد دارد.

خطرات گاز هلیوم

خطرهای گاز هلیوم چیست ؟ هنگام استفاده از هلیوم مایع از دستکش و عینک استفاده کنید. زیرا دمای بسیار پایین هلیوم منجر به سوختگی سرد پوست می شود. گاز هلیوم گازی خنثی است و با عناصر دیگر واکنش نشان نمی دهد. این گاز آتش زا نیست و خطری ندارد. اما اگر در سیلندرهای پرفشار قرار گیرد، رعایت نکات استفاده از گاز هلیوم ضروری است.

آیا گاز هلیوم برای محیط زیست خطرناک است ؟

خصوصیات بارز هلیوم

هلیوم یک عنصر شیمیایی گازی است با نماد  He و عدد اتمی 2 و وزن اتمی 4,0026 g/mol .

گاز هلیوم یکی از گازهای نجیب در گروه O در جدول تناوبی است، این عنصر، دومین عنصر سبک است. منبع اصلی جهانی گاز هلیوم، میدان های گاز طبیعی در ایالات متحده می باشد.

هلیوم یک عنصر بی بو، بی رنگ و بی مزه و گازی غیر سمی است و نسبت به گاز های دیگر کمتر در آب حل میشود و یک عنصر کم واکنش نسبت به ترکیبات شیمیایی است. چگالی و چسبندگی گاز هلیوم بسیار کم است. رسانایی حرارتی و محتویات مرتبط به آن در این عنصر بالاست. هلیوم میتواند به صورت مایع در بیاید ولی چگالی حرارتی آن نسبت به تمام مواد شناخته شده ی دیگر کمتر است .

کاربرد گاز هلیوم در زندگی

باید برای درک اهمیت گاز هلیوم در ابتدا بپردازیم توضیحی درباره اینکه کاربردهای گاز هلیوم در زندگی روزمره چیست. گاز هلیوم خصوصیات زیادی دارد، نقطه جوش کم، چگالی کم، قابلیت حل کم، هدایت حرارتی بالا و عدم رسانایی. بنابراین در برخی از  موقعیت هایی که لازم است از هلیوم استفاده می شود .

گاز هلیوم اولین گازی است که  از آن در پر کردن بالون ها و کشتی های هوایی استفاده شد، بعد از تحقیقات به عمل آمده در زمینه ی هواشناسی در ارتفاعات این نتیجه حاصل شد که گازهلیوم میتواند کاربرد درستی در این امر داشته باشد. کاربرد عمده ی هلیوم در جوشکاری به عنوان یک گاز ساکن محافظتی است .بزرگترین کاربرد آن در مواقعی ست که در زمینه خنک سازی است. هلیوم تنها عامل خنک سازی ست که میتواند با دمای کمتر از -434 فارنهایت سازگار باشد .

کاربرد اساسی این گاز در موقعیت هایی که دماهای بسیار پایین مورد نیاز است، توسعه ی حالت ابر رسانایی است که در آن مقاومت برق به حدود صفر میرسد. از کاربرد دیگر این گاز میتوان به فشرده سازی گاز در نیروی متحرک مایع در موشک ها اشاره کرد.

کاربرد گاز هلیوم در محیط زیست

هلیوم بعد از هیدروژن  به عنوان دومین عنصر فراوان در جهان شناخته شده است. هلیوم 23٪ جرم کل عناصر را تشکیل می دهد. گاز هلیوم بر روی زمین به واسطه ی یک واکنش رادیو اکتیوی ای شکل میگیرد ، بیشترین میزان گاز هلیوم تولید شده به سطح خارجی زمین رسیده و با اتمسفر مواجه می شود و وارد جو میشود. منطقی است که غلظت هلیوم در جو بالاتر از حد معمول باشد. باید گفت که وزن مولکولی کم آن اجازه می دهد تا با همان سرعت شکل گیری خود به فضا فرار کند و وارد جو شود . در هتروسفر حدود 600 کیلومتر لایه وجود دارد که گاز  هلیوم میتواند بر آن غلبه کند (گرچه فشار کل بسیار پایین است). گاز های طبیعی شامل غلظت بیشتری از هلیوم نسبت به اتمسفر است.

تاثیرات گاز هلیوم بر سلامتی

سوالی که بسیار بحث بر انگیز این است که آیا گاز هلیوم سمی است؟ در اصل باید گفته شود که استنشاق گاز هلیوم برای سلامتی انسان مضر نیست مگر مقدار زیادی گاز هلیوم وارد بدن شود که در زیر به اثرات گاز هلیوم بر بدن می پردازیم.

  اثرات آشکار گاز هلیوم بر بدن :

گاز هلیوم می تواند به راحتی به هنگام تنفس وارد بدن انسان شود و سبب تغییر صدا و سرگیجه و ایجاد حس کسل کنندگی و سردرد و خفگی شود .در صورت برخورد پوست با هلیوم مایع، حالت یخ زدگی در بافت  پوست ایجاد می شود و چشم ها در برخورد با هلیوم مایع دچار حالت یخ زدگی و احساس سرما در چشم میشود.

ریسک های احتمالی به هنگام استنشاق گاز هلیوم :

با مهار کردن این گاز و انجام عملیات تنفس، کاهش میزان اکسیژن هوا در بدن باعث خفگی فرد می شود. مقدار ورود این گاز به بدن باید به دقت بررسی شود .

هلیوم های طبیعی در موقعیت های استاندارد و عادی غیر سمی هستند و از لحاظ بیولوژیکی به مقدار کم رد هایی از وجود آن در خون انسان دیده می شود .

منبع : آیا گاز هلیوم برای محیط زیست خطرناک است ؟