يستعمل غاز الهيلوم في البالونات لأن كثافة الهيلوم أقل من كثافة الهواء.

يستعمل غاز الهيلوم في البالونات لأن كثافة الهيلوم أقل من كثافة الهواء.، نرحب بكم طلابنا الأعزاء في موقعكم أون تايم نيوز، والذي يضم نخبة من الأساتذة والمعلمين لكافة المراحل الدراسية.

حيث نعمل معا كوحدة واحدة ونبذل قصارى جهدنا لنضع بين أيديكم حلول نموذجية لكل ما يعترضكم من أسئلة لنساعدكم على التفوق والنجاح.

الهيليوم هو عنصر كيميائي له الرمز He وله العدد الذري 2. يقع الهيليوم في الجدول الدوري ضمن عناصر الدورة الأولى وعلى رأس عناصر المجموعة الثامنة عشر ويمتلك بروتونين ونيوترونين في نواته ويحيط بها الكترونين. في الظروف القياسيّة من الضغط ودرجة الحرارة فإنّ الهيليوم عبارة عن غاز عديم اللون والرائحة، غير سام وليس له مذاق. ينتمي الهيليوم إلى الغازات النبيلة لذلك فهو غاز خامل أحادي الذرة، وبسبب خموله الكيميائي لا توجد جزيئات له، فهو يوجد دائماً في صورته الذريّة. للهيليوم أقلّ درجة غليان وانصهار مقارنةً ببقيّة العناصر الكيميائيّة، وهو يوجد أغلب الأحيان في الحالة الغازيّة باستثناء ظروف خاصة جداً.

يعدّ الهيليوم ثاني أخفّ العناصر في الكون بعد الهيدروجين، كما أنه ثاني أكثر العناصر وفرةً في الكون، حيث يشكّل 24% من الكون بالنسبة لكتلة العناصر. بالنسبة لوفرته على الأرض فإن الهيليوم نادر الوجود طبيعيّاً، حيث يشكّل فقط 5.2 جزء من المليون بالنسبة للغلاف الجوي. للهيليوم عدّة نظائر لكنّ أكثر من 99% من الهيليوم على الأرض هو هيليوم-4، والذي تتألّف نواته من بروتونين ونيوترونين اثنين.

يوجد غاز الهيليوم في بعض حقول الغاز الطبيعي بنسبة تصل إلى 7% حجماً، حيث يستخرج من هناك بواسطة التقطير التجزيئي. تجدر الإشارة إلى أن مصادر الهيليوم قابلة للنفاد، حيث أنّه العنصر الوحيد الذي لديه سرعة إفلات، أي أنه عندما يطلق في الغلاف الجوي فإنه يتسرّب إلى الفضاء الخارجي.

يستخدم الهيليوم في تقنيّات التبريد العميق، وخاصة لتبريد أجهزة المغناطيس فائق الموصليّة المستخدمة في تقنيّات التصوير بالرنين المغناطيسي. كما يستفاد من الخواص الخاملة لغاز الهيليوم في استعماله كغاز واقي في اللحام القوسي وفي عمليات تصنيع رقائق السيليكون.

يستعمل غاز الهيلوم في البالونات لأن كثافة الهيلوم أقل من كثافة الهواء.

يُعتبر غاز الهيليوم (بالإنجليزية: Helium Gas) عنصراً كيميائياً أُحادي الذرّة، عديم اللون والرائحة والطعم، وتساوي كتلته الذرية 4.003 وحدة كتلة ذرية، وهو من عناصر مجموعة الغازات النبيلة وهي المجموعة 18 في الجدول الدوري، بالإضافة إلى أنّه ثاني أخف عنصر كيميائي بعد الهيدروجين، ويحتل أيضاً المرتبة الثانية من ناحية أكثر العناصر وفرةً في الكون بعد عنصر الهيدروجين، أمّا عن مكان تواجده فيُعتبر الغاز الطبيعي المصدر الرئيسي لغاز الهيليوم؛ إذ يحتوي على ما نسبته 0.4% من الهيليوم.

يمتلئ مدار ذرة الهيليوم الأول بالإلكترونات، ممّا يجعل تفاعله مع العناصر الأخرى شبه مستحيل ضمن الظروف الطبيعية، وإذا نتجت مركبات تكون غير مستقرة بدرجة عالية؛ وذلك يعود لكون غاز الهيليوم من الغازات النبيلة التي يُطلق عليها أيضا اسم الغازات الخاملة؛ لأنّها غازات غير نشيطة كيميائياً أيّ لا تميل لتكوين روابط كيميائية مع العناصر أو المركبات الأخرى، وهذا ينطبق على غاز الهيليوم. يُعدّ تحوّل غاز الهيليوم من الحالة الغازية للحالة السائلة صعباً جداً إذ يتمّ ذلك عند درجة حرارة تُساوي -268.9° سيلسيوس، كما أنّ درجات غليانه وتجمّده منخفضة مقارنةً بباقي المواد، بالإضافة إلى أنّ تحويله للحالة الصلبة شبه مستحيل في الظروف الطبيعية، بل يحتاج إلى ظروف تتمثّل بضغط جوي يُساوي 25 ضغط جوي، ودرجة حرارة تساوي -272° سيلسيوس، ويُشار إلى أنّ لزوجة الهيليوم تُساوي صفر تقريباً؛ لذلك فإنّه يمرّ من خلال أصغر وأدق الشقوق ويتسرّب بسهولة من فوّهات الأوعية التي يوضع فيها. يُعدّ الهيليوم-4 نظيراً شائعاً لغاز الهيليوم، ويُعتقد أنّه ينتج من الجُسيمات المُشعّة الموجودة في الصخور والتي يُطلق إشعاعها جُسيمات ألفا، كما يُعتقد أنّ النظير هيليوم-3 ينتج عن طريق اضمحلال نظير الهيدروجين المشع التريتيوم، والذي تُساوي كتلته 3 وحدة كتل ذرية، ويجدر بالذكر أنّ الهيليوم-3 يشكّل ما نسبته واحد لكلّ مليون من غاز الهيليوم الموجود في الغلاف الجوي.

أبرز استخدامات غاز الهيليوم

يوجد استخدامات متعددة للهيليوم في مجالات متنوعة، أبرزها الاستخدامات الآتية:

1.  تبريد مصادم الهدرونات الكبير. رصد أيّ تسريب في نظام تكييف السيارات.
2. يستخدم لملء الوسادات الهوائية في السيارة؛ وذلك كونه سريع الانتشار.
3. مسح الرمز الشريطي الموجود على البضائع في الأسواق باستخدام ليزر الهيليوم- نيون.
4. صناعة مجهر الهيليوم الأيوني والذي يُعطي نتائج أكثر وضوحاً مقارنةً بالمجهر الإكتروني الماسح.
5. تبريد المغانط فائقة التوصيل في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي ومطياف الرنين المغناطيسي النووي.
6. تبريد معدّات الأقمار الصناعية، وقدّ استخدم أيضاً لتبريد الهيدروجين والأكسجين السائل الذي استُخدم كوقود في مركبة أبولو الفضائية.
7. توفير جو وقائي لصناعة الألياف الضوئية والمواد شبه الموصلة، وأثناء عمليات اللحام بالقوس الكهربائي، ويعود ذلك لكونه غاز خامل.
8. نفخ بالونات الزينة والمناطيد؛ وذلك بسبب كثافته المنخفضة، وتجدر الإشارة إلى أنّ الهيدروجين كان يُستخدم لتلك الأغراض لكنّه لم يعد يُستخدم لتجنّب خطر تفاعله.
9. تشتيت الأبخرة الكيميائية والحرارة أثناء الحفر على رقائق الحواسيب.
10. حماية الغواصين من خطر انخفاض الضغط، حيث يستنشقون خليطاً فيه 80% هيليوم و20% أكسجين.
11. استخدامه في التجارب التي تحتاج للعمل ضمن درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق.

• السؤال: يستعمل غاز الهيلوم في البالونات لأن كثافة الهيلوم أقل من كثافة الهواء.

• الإجابة: العبارة صحيحة