اگر نام هلیوم را شنیده باشید، احتمالا اولین چیزی که به ذهنتان میرسد بادکنکهای شناور است؛ اما واقعیت این است که تنها بخش کوچکی از مصرف هلیوم به بادکنکها اختصاص دارد. امروزه گاز هلیوم یکی از ارزشمندترین گازهای صنعتی جهان محسوب میشود و در تجهیزاتی مانند دستگاههای MRI، صنایع هوافضا، تولید نیمههادیها، جوشکاری تخصصی و حتی تحقیقات فیزیک کوانتوم نقش حیاتی دارد.
دلیل این اهمیت، ویژگیهای منحصربهفرد هلیوم است. این گاز نه میسوزد، نه منفجر میشود، نه با سایر مواد واکنش شیمیایی انجام میدهد و در عین حال سبکترین گاز نجیب جهان به شمار میرود. در ادامه این مقاله از پرستلی با فرمول گاز هلیوم، ویژگیها، کاربردهای صنعتی و پزشکی، خطرات احتمالی و روش تولید هلیوم آشنا خواهید شد.
فرمول گاز هلیوم چیست؟
هلیوم (He) برخلاف گازهایی مانند اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن که بهصورت مولکولهای دواتمی در طبیعت وجود دارند، به شکل اتمهای منفرد یافت میشود. به همین دلیل، فرمول شیمیایی این عنصر تنها He است و برخلاف بسیاری از گازها، ساختار مولکولی ندارد. همین ویژگی در کنار کامل بودن لایه الکترونی آن، باعث شده هلیوم تقریبا هیچ واکنش شیمیایی با سایر عناصر و ترکیبات نداشته باشد و در گروه گازهای نجیب قرار گیرد.
ویژگی هلیوم؛ چرا این گاز تا این اندازه ارزشمند است؟
هلیوم تنها یک گاز سبک نیست؛ بلکه مجموعهای از ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی آن را به گزینهای بیرقیب برای صنایع حساس تبدیل کرده است. مهمترین ویژگیهای هلیوم عبارتاند از:
- سبکتر از هوا
- بیرنگ و بیبو
- غیرسمی
- غیرقابل اشتعال
- رسانایی حرارتی بسیار بالا
- نقطه جوش فوقالعاده پایین
- واکنشپذیری نزدیک به صفر
- هدایت الکتریکی بسیار کم
- پایداری شیمیایی بسیار زیاد
این ویژگیها باعث شده است هلیوم در محیطهایی که کوچکترین آلودگی یا واکنش شیمیایی قابل قبول نیست، بهترین انتخاب باشد.
بیشتر بخوانید: جدول مقایسه خلوص گاز برای کاربردهای مختلف
گاز هلیوم در چه مواردی استفاده میشود؟
اگر بخواهیم تنها در یک جمله پاسخ دهیم باید گفت هرجا نیاز به یک گاز کاملا خنثی، سبک و ایمن باشد، احتمالا هلیوم حضور دارد .اما کاربردهای آن بسیار فراتر از این است:
کاربرد گاز هلیوم در صنعت
بیشترین مصرف هلیوم در صنایع پیشرفته انجام میشود .از مهمترین کاربردهای صنعتی میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- جوشکاری فلزات حساس: هلیوم به عنوان گاز محافظ در فرآیندهای TIG و MIG استفاده میشود و از تماس فلز مذاب با اکسیژن جلوگیری میکند.
- تست نشتی: به دلیل کوچک بودن اتمهای هلیوم، این گاز بهترین گزینه برای شناسایی کوچکترین نشتی در خطوط لوله، مخازن تحت فشار و تجهیزات خلأ است.
- صنایع نیمههادی: تولید تراشههای الکترونیکی بدون استفاده از هلیوم تقریباً غیرممکن است. این گاز محیطی کاملاً تمیز و پایدار برای ساخت قطعات الکترونیکی ایجاد میکند.
- صنایع هوافضا: در موشکها و ماهوارهها از هلیوم برای تحت فشار قرار دادن مخازن سوخت و خنککاری تجهیزات استفاده میشود.
خرید اکسیژن مایع از صنایع گازی پرستلی
کاربرد هلیوم در پزشکی
اگر تاکنون تصویربرداری MRI انجام داده باشید، احتمال زیادی وجود دارد که دستگاه مورد استفاده با هلیوم کار کرده باشد. هلیوم در پزشکی نقش بسیار مهمی دارد:
- خنک کردن آهنرباهای ابررسانای MRI
- تولید هلیوم مایع
- درمان برخی بیماریهای تنفسی با گاز Heliox
- تجهیزات آزمایشگاهی
- تحقیقات پزشکی
در واقع بدون هلیوم بسیاری از دستگاههای MRI جهان از کار خواهند افتاد.
هلیوم مایع در چه مواردی استفاده میشود؟
یکی از ارزشمندترین محصولات حاصل از این عنصر، هلیوم مایع است. هلیوم در دمای حدود -269 درجه سانتیگراد مایع میشود که این دما نزدیک به صفر مطلق است. از همین رو هلیوم مایع در موارد زیر استفاده میشود:
- تجهیزات کرایوژنیک
- شتابدهندههای ذرات
- آزمایشگاههای فیزیک
- مراکز تحقیقاتی
- تجهیزات پزشکی
- صنایع فضایی
هیچ گاز صنعتی دیگری چنین توانایی خنککنندگی فوقالعادهای ندارد.
بیشتر بخوانید: آرگون مایع چیست
آیا گاز هلیوم ضرر دارد؟
یکی از باورهای اشتباه این است که چون هلیوم سمی نیست، کاملا بیخطر است. این تصور درست نیست. اگرچه هلیوم با بدن واکنش شیمیایی ندارد، اما استنشاق آن میتواند بسیار خطرناک باشد. هنگامی که فرد به جای اکسیژن، هلیوم تنفس میکند، میزان اکسیژن خون کاهش پیدا میکند و ممکن است علائمی مانند موارد زیر داشته باشد:
- سرگیجه
- سردرد
- تاری دید
- بیهوشی
- خفگی
به همین دلیل استنشاق مستقیم هلیوم از سیلندر به هیچ عنوان توصیه نمیشود.
خطرات گاز هلیوم
علاوه بر کاهش اکسیژن، خطرات دیگری نیز وجود دارد:
- خطر سیلندرهای تحت فشار: فشار داخل سیلندرهای هلیوم بسیار زیاد است و استفاده غیراصولی از آنها میتواند باعث حوادث جدی شود.
- سوختگی سرمایی: هلیوم مایع دمای بسیار پایینی دارد و تماس مستقیم با آن میتواند موجب آسیب شدید پوست شود.
- خطر در محیطهای بسته: نشت حجم زیاد هلیوم در فضای بسته باعث کاهش غلظت اکسیژن و افزایش خطر خفگی خواهد شد.
بیشتر بخوانید: کود مایع اکسیژن چیست و چه تاثیری بر رشد گیاهان و صنایع دارد؟
ساخت گاز هلیوم چگونه انجام میشود؟
هلیوم برخلاف گازهایی مانند اکسیژن و نیتروژن، از جداسازی هوای مایع به دست نمیآید. غلظت این عنصر در جو زمین بسیار کم است و به همین دلیل، اصلیترین منبع تولید آن مخازن گاز طبیعی به شمار میرود. هلیوم طی میلیونها سال و در نتیجه واپاشی رادیواکتیو عناصر سنگین در اعماق زمین تشکیل شده و در برخی از این مخازن تجمع یافته است.
در فرآیند تولید، پس از استخراج گاز طبیعی، ترکیبات مختلف آن با استفاده از فناوریهای برودتی و روشهای خالصسازی از یکدیگر جدا میشوند تا هلیوم با درجه خلوص موردنیاز برای کاربردهای صنعتی، پزشکی و تحقیقاتی به دست آید. سپس این گاز در سیلندرها یا مخازن مخصوص بستهبندی و برای مصرف آماده میشود.
خرید نیتروژن مایع از صنایع گازی پرستلی
جمعبندی
هلیوم با فرمول شیمیایی He یکی از استراتژیکترین گازهای جهان است. این عنصر به دلیل غیرقابل اشتعال بودن، واکنشپذیری بسیار پایین، سبکی و توانایی فوقالعاده در انتقال حرارت در صنایع پزشکی، هوافضا، الکترونیک، جوشکاری، تحقیقات علمی و تجهیزات پیشرفته کاربرد گستردهای دارد. با وجود غیرسمی بودن، استفاده از آن باید مطابق اصول ایمنی انجام شود تا از خطرات ناشی از کمبود اکسیژن یا کار با سیلندرهای تحت فشار جلوگیری شود.
بدون دیدگاه