خبر ناگوار کمبود هلیوم در دنیا

خبر ناگوار کمبود هلیوم

امور مرتبط با جوشکاری، واکنش های وابسته به انرژی هسته ای، ام ار آی و جشن های تولد همه یک نقطه ی مشترک دارند. در همه ی موارد ذکر شده از هلیوم به صورت مایع و یا گاز در دمای اتاقی نزدیک به صفر درجه ی مطلق استفاده می شود.

سالانه نزدیک به 8 میلیارد فوت مکعب هلیوم در جهان مورد استفاده ی افراد مختلف قرار می گیرد. این خبر به احتمال زیاد به گوش بسیاری از افراد رسیده است که این گاز نجیب در حال اتمام است. به همین دلیل خبر کشف میزان زیادی از هلیوم که در کنفرانسی در ژاپن اخیرا پخش شد توانست توجه مطبوعات را به خود جلب کند.

چرا ذخایر گاز هلیومی ما رو به پایان است و در این باره چه باید بکنیم ؟

در پاسخ به این سوال جواب داد بله، گاز هلیوم ما در حال اتمام است، علت اتمام ذخایر گاز هلیوم چیست؟ افراد زیادی در صنایع مختلف در حال استفاده از گاز هلیوم به طرق متفاوت هستند، و دیگر هیچ راهی برای تولید ارزان و به صرفه ی گاز هلیوم نیست. افراد بسیاری متوجه این قضیه نیستند که گاز هلیوم یک منبع غیر قابل تجدید است

چگونگی تشکیل گاز هلیوم در زمین

و اما باید بدانیم که گاز هلیوم در کجا پیدا می شود؟ محققان دانشگاه اکسفورد به این نتیجه رسیدند که هلیوم از سنگ های تحت تاثیر گرمای آتشفشانی به وفور تشکیل و یافت می شوند. مقدار زیاد این اکتشاف به گونه ای است که هر نفر در کره ی زمین میتواند به مدت 20 دقیقه با استفاده از هلیوم صدای خود را تغییر دهد. این میزان حدودا 7 برابر آن چیزی است که در کل زمین به هلیوم نیاز است. ولی این موضوع به هیچ وجه دلیل بر این نیست که این محققان توانسته اند مشکل جهانی کمبود هلیوم را برطرف کنند.

زمین میزان ذخیره شده ی کمی از هلیوم را میتواند تامین کند. جاذبه نمیتواند بر روی عنصر های کوچک در حال حرکت در قسمت اتمسفری تاثیری گذارد. در نتیجه آنها به فضا میگریزند و از آنجا که این عناصر بسیار ریز هستند میتوانند از سوراخ ها و سنگ ها عبور کنند. در نتیجه هلیوم فارق از اینکه انسان توانسته مقداری از آن را برداشت کند یا نه، ازسطح زمین خارج می شود. باید دانست که بهره برداری از این هلیوم ها به هیج وجه کار آسانی نیست.

وجود گاز هلیوم در رادیو اکتیو

اگرچه هلیوم به طور طبیعی از پوسیدگی و فساد رادیواکتیو ساخته میشود اما باید دانست که میزان آن در زمین به اندازه کافی نیست در نتیجه دانشمندان باید به دنبال منابعی باشند که قدمت  آن به میلیون ها سال برسد. در نتیجه باید به فکر تجهیزاتی بود که بتوان از این منابع قدیمی بالاترین بهره را برد ، هلیوم از گازهای طبیعی ساخته میشود که در بهترین حالت این گازها در حدود 3 درصد از هلیوم را داراست و به طور معمول این مقدار  بین 0.5 تا 0.1 است که در برابر میزان یافت شده ی آن در تانزانیا رقم بسیار ناچیزی ست.

گاز هلیوم و منفعت کمتر آن نسبت به دیگر گازها

در سراسر جهان هلیوم منفعت کمتری به نسبت دیگر گاز برای ما دارد وحتی اگر جدا کردن هلیوم از گازها سبب سوخت بهتر هلیوم شود باز هم کمپانی ها اقدامی برای استخراج هلیوم موجود از گازها نخواهند کرد چرا که به گفته ی  Samuel Burton دستیار مدیر برنامه ی فدرال هلیوم، گازها منفعت مالی بیشتری برای ما نسبت به هلیوم دارند.

هنگامی که قیمت هلیوم در سالهای اخیر افزایش یافت، شرکتهای گازی نسبت به استخراج هلیوم مشتاق تر شدند .

بیشترین منابع گاز هلیوم در کجاست؟

کشورهایی با معادن گاز عظیم مانند قطر آنقدر ذخیره ی گازی دارند که بتوانند تمام نیاز جهانی به هلیوم را برطرف کنند.

در حال حاضر میزان قابل توجهی از هلیوم از منابع زیر زمینی و تانکی در آمریلو در تگزاس تامین میشود ولی این تامین در حال تغییر می باشد .

عملیات ذخیره سازی گاز هلیوم

دولت امریکا عملیات ذخیره سازی هلیوم را در سال 1920 آغاز کرد ولی جدی شدن این ذخیره سازی برای دولت امریکا از سال 1960 شروع شد که در مابین سال های 1962 تا 1975 در حدود 34 میلیارد مکعب فوت هلیوم خریداری کردند و تقریبا تمامی آن را در 20 سال اخیر فروختند و هدف این بود که تا سال 2021 این اماکن ذخیره سازی هلیوم به طور کامل بسته شود. قوانین متناقص و تصمیمات هزینه ای نادرست باعث افزایش قیمت در آن برهه ی زمانی برای هلیوم شد. به طور کلی افزایش قیمت به معنی کمبود یک عنصری است، که این موضوع در مورد این گاز صدق نمی کند، Burton به کمبود هلیوم در سالهای آینده اعتقادی ندارد و معتقد است که حداقل به اندازه ی 20 سال منبع برای هلیوم در ایالات متحده موجود است که این میزان در قسمت های دیگر جهان حتی خیلی بیشتر است و تانزانیا میتواند نمونه ی بارزی از این ادعا باشد .در 2014 دپارتمان امریکا در این خصوص اعلام کرد که حدود 1.169 میلیارد فوت مکعب در در زمین هلیوم ذخیره سازی شده است که میتواند نیاز تا 117 سال آینده ی بشر به هلیوم را تامین کند.

باید دانست که هلیوم نامنتهی نیست و همچنان حفظ آن برای ما ارزشمند است. بسیاری از آزمایشگاها در آزمایشهای خود اجازه ی فرار هلیوم را نمی دهند و به طور مداوم به فکر حفظ این گاز مفید هستند .

یک توصیه ی مهم درباره ی هلیوم این است که اگر در مهمانی، فردی را با بادکنکی هلیومی دیدید صرف نظر از تنفس این گاز کرده و از مهمانی خود لذت ببرید.

منبع : خبر ناگوار کمبود هلیوم در دنیا

آیا گاز هلیوم میتواند با دیگر عناصر ترکیب شود؟

ترکیب گاز هلیوم با عناصر دیگر

اگر منظور از ترکیبات گاز هلیوم چیست ترکیبات آن با عناصر دیگر باشد، باید گفت که این گاز ابداً با هیچ عنصر دیگری وارد واکنش نمی شود. گروه گاز های نجیب یا بی اثر در جدول تناوبی عناصر شامل هلیوم، آرگون، زنون، کریپتون و … همگی دارای این ویژگی هستند

شیمیدان دانشگاه ایالت یوتا در جواب به اینکه آیا گاز هلیوم میتواند در فرم دهی و شکل دهی  ترکیبات موثر باشد پاسخ مثبت داد .

آیا هلیوم میتواند در ترکیب با عناصر دیگر باعث شکل دهی ترکیبات پایدار شود ؟

با توجه به استاندارهای دانشگاه ایالت یوتا ، پروفسور  Alex Boldyrev در سخنرانی مقدماتی شیمیایی خود در جواب به این سوال بدون هیچ تاملی پاسخ منفی داد و افزود  تنها زمانی حق با شما بود که تمام محققان بر روی سطح زمین ایستاه بودند. تمام تصورات و محاسبات و تحقیقات شما با قرارگیری در عمق زمین و یا سفر به سیاره مشتری و یا زحل دستخوش تغییر خواهد شد.

بنا به گفته ی پروفسور  Alex Boldyrev عضو هیئت علمی دانشگاه ایالت یوتا در بخش شیمی و بیوشیمی، فشار بالای وارد شده همانند آنچه در مرکز زمین و همسایگان مجاور زمین مشاهده می شود میتواند سبب اصلی تغییر گاز هلیوم از نظر شیمیایی باشد، وی افزود این یک نتیجه ی شگفت انگیز است که در زمین گاز هلیوم فاقد نیروی جنبش و مرکبی با گرایش به عکس العمل های شیمیایی است که از ارتباط برقرار کردن با عناصر دیگر اجتناب می کند. در اولین گازهای نجیب، هلیوم دارای یک پیکربندی فوق پایدار و محصور الکترونیکی است که هیچ راه اتصالی به آن ممکن نیست .

ترکیب هلیوم و سدیم

در ادامه همکاران پروفسور Boldyrev به طور محاسباتی و آزمایشگاهی تایید کردند که سدیم به هیچ وجه در زمین نمی تواند یک شریک و همراه برای گاز هلیوم باشد و پیوند به آسانی با گازهای ایستاده تحت فشار بالا برای شکل دادن به ترکیب نادر Na2He میسر نخواهد بود. Boldyrev می گوید این یافته ها چنان غیر منتظره بود که او و همکارانش برای بیش از دو سال تلاش برای متقاعد کردن متخصصان و سردبیران علمی برای انتشار نتایج خود کردند.

مقاومت و اصرار محققان  بلاخره جواب داد و  Boldyrev و شاگرد مقطع دکترا او Ivan Popov به عنوان تیم تحقیقاتی بین المللی با رهبری شیمی دان روسی  Artem Oganov در دانشگاه استونی بروک ( Stony Brook University) در نیویورک این نظریات جدید را در فوریه ی 2017 به انتشار رساندند. در مبحث شیمی طبیعی مشارکت شیمیدان دانشگاه ایالت یوتا باعث شد که این پروژه توسط بنیاد ملی علوم و وزارت آموزش وعلوم انجمن روسیه ای حمایت شود.

وظیفه ی Boldyrev و Popov در این پروژه  تفسیر یک پیوند شیمیایی در نمونه های محاسباتی توسعه یافته توسط  Oganov بود که در نهایت توسط  Alexander Goncharov در موسسه ی  Carnegieدر واشنگتن به مرحله ی آزمایش رسید. در ابتدا  ترکیب Na2He در مرکب مکعبی Na8 یافت شد که نیمی ازآن از اتم های هلیوم اشغال شده بود و نیم دیگر خالی بود.

Boldyrev معتقد است درتفسیر اجرای پیوند شیمیایی با سه نوع ساختار، هرمکعب خالی موجود در این پیوند حاوی هشت مرکز و دو پیوند الکتریکی میباشد، او این پیوند را دلیل اصلی ثبات این ترکیب جادویی میداند. امروزه یافته های محققان در این امر به مراحل بالاتری نیز دست یافت.

فراتر از زمین به شیمی نگاه کنیم

Popov کسی که به عنوان یکی از دو محقق شناخته شده در در دانشگاه علوم در مقطع دکترا در سال 2017 نامگذاری شده، اظهار داشت همانطور که درحال کاوش در خصوص ساختار این ترکیب بودیم توانستیم از رمز چگونه رخ دادن این پیوند سرگشایی کنیم و پیش بینی کنیم که با افزودن اکسیژن به این ترکیب میتوانیم یک ترکیب مشابه ایجاد کنیم.

همچین اطلاعاتی میتواند سوالات فراوانی در خصوص شیمی و نحوه ی عملکرد و رفتار عناصر فراتر از زمینی که در آن زندگی میکنیم و آن را میشناسیم را برای همگان به میان آورد.

Boldyrev افزود ساکنین زمین باید ذهن خود را برای یک سفر طولانی مدت در فضا آماده کنند و فقط از دید زمینی خود به مسائل نگاه نکنند.

اکتشافات جدید در سیارات متعدد به ما وسعت جهان هستی را یاد آور میشود. فهم ما نسبت به شیمی با فراتراز زمین  نگاه کردن به مسائل شیمی میتواند توسعه بیابد.

منبع : آیا گاز هلیوم میتواند با دیگر عناصر ترکیب شود؟