گاز هلیوم (He) یکی از عناصر نجیب و دومین عنصر سبک بعد از هیدروژن است. تاریخچه‌ی کشف و استفاده از هلیوم بسیار جالب است چون برخلاف بسیاری از عناصر، اول در فضا کشف شد و بعد روی زمین.
خرید و قیمت کپسول گاز هلیوم زیر قیمت کل بازار
تاریخچه کشف و شناخت هلیوم
-
1868 میلادی: در زمان خورشیدگرفتگی کامل، دو اخترشناس به‌طور مستقل طیف‌سنجی از خورشید انجام دادند.
-
ژول ژانسن (Jules Janssen) فرانسوی، و جوزف لاکر (Joseph Norman Lockyer) انگلیسی، یک خط زرد رنگ در طیف خورشید دیدند که متعلق به هیچ عنصر شناخته‌شده‌ای روی زمین نبود.
-
لاکر پیشنهاد کرد که این عنصر جدید در خورشید وجود دارد و نام آن را از واژه‌ی یونانی Helios (به معنی خورشید) گذاشتند: هلیوم.
-
-
1895 میلادی: سال‌ها بعد، سر ویلیام رامزی (William Ramsay) انگلیسی، هنگام تحقیق روی کانی کلیویت (cleveite) که حاوی اورانیوم بود، موفق شد برای نخستین بار هلیوم را روی زمین جداسازی کند. همزمان دانشمندان سوئدی پر تئودور کلیو و آبراهام لانگله نیز نتایج مشابهی داشتند.
-
اوایل قرن بیستم: مشخص شد که هلیوم یکی از گازهای نجیب (بی‌اثر) است و میل ترکیبی بسیار کمی دارد.
خرید و قیمت کپسول گاز هلیوم در تهران
ویژگی‌ها و اهمیت تاریخی
-
هلیوم دومین عنصر فراوان در جهان است، اما روی زمین نایاب است (عمدتاً در گاز طبیعی یافت میشود).
-
برخلاف هیدروژن، غیرقابل اشتعال است و همین ویژگی باعث شد به‌عنوان جایگزین ایمن‌تر در بالون‌ها و کشتی‌های هوایی استفاده شود.
-
1903 میلادی: در کانزاس آمریکا منابع عظیم هلیوم در گاز طبیعی کشف شد و آمریکا تا مدت‌ها تنها تأمین‌کننده‌ی اصلی هلیوم جهان بود.
-
در جنگ جهانی اول و دوم، هلیوم نقش استراتژیک داشت (برای پر کردن بالون‌ها و کاربردهای نظامی).
استفاده‌های مدرن
-
در صنایع فضایی و موشکی (برای خنک‌کاری و فشاردهی سوخت‌ها).
-
در پزشکی (MRI و دستگاه‌های تنفسی).
-
در علم (ابررسانایی و فیزیک دماهای پایین).
-
در غواصی‌های عمیق (مخلوط‌های هلیوم-اکسیژن برای جلوگیری از نیتروژن‌نارکوز).
🔹 مشخصات فیزیکی
-
نماد شیمیایی: He
-
عدد اتمی: 2
-
جرم اتمی نسبی: 4.0026 g/mol
-
موقعیت در جدول تناوبی: گروه 18 (گازهای نجیب)، تناوب 1
-
رنگ و بو: بیرنگ، بی‌بو، بی‌مزه
-
چگالی (در شرایط استاندارد): حدود 0.1785 g/L (سبک‌تر از هوا)
-
نقطه جوش: 268.9- درجه سلسیوس (4.2 کلوین)
-
نقطه ذوب: 272- درجه سلسیوس (1.15 کلوین، در فشار بالا)
-
ویژگی خاص: تنها عنصری است که در فشار اتمسفری حتی تا صفر کلوین هم جامد نمی‌شود؛ فقط تحت فشار بسیار بالا به جامد تبدیل میشود.
-
رسانایی گرمایی: بسیار بالا (به همین دلیل برای خنک‌سازی کاربرد دارد).
-
ویسکوزیته: کم
-
قابلیت حل شدن در آب: بسیار ناچیز (تقریباً نامحلول)
🔹 مشخصات شیمیایی
-
گروه شیمیایی: گاز نجیب (Inert Gas)
-
لایه الکترونی: 1s² (پوسته‌ی کاملاً پر → پایدار)
-
واکنش‌پذیری: تقریباً صفر → بسیار بی‌اثر و غیرواکنش‌پذیر
-
حالت اکسایش: صفر (به‌طور طبیعی ترکیب شیمیایی پایدار ندارد)
-
ترکیبات شناخته‌شده:
-
در شرایط عادی ترکیب تشکیل نمی‌دهد.
-
ولی در شرایط آزمایشگاهی خاص (فشار و دمای بسیار بالا یا پلاسما) می‌تواند کمپلکس‌هایی مثل He@C60 (کپسوله شدن در فولرین‌ها) یا ترکیبات ناپایدار با فلورین و نئون داشته باشد.
-
🔹 ویژگی‌های برجسته
-
دومین عنصر سبک بعد از هیدروژن.
-
غیرقابل اشتعال و غیرانفجاری (برخلاف هیدروژن).
-
دارای دو ایزوتوپ طبیعی:
-
هلیوم-4 (⁴He): پایدار و فراوان‌ترین (بیش از 99.999%).
-
هلیوم-3 (³He): کمیاب، برای تحقیقات هسته‌ای و فیزیک کوانتومی استفاده میشود.
-
خرید و قیمت کپسول گاز هلیوم ارزان
🔹 منابع هلیوم در جهان
-
در فضا (منبع اصلی کیهانی):
-
هلیوم به مقدار بسیار زیاد در خورشید و ستاره‌ها وجود دارد (از همجوشی هسته‌ای هیدروژن به دست می‌آید).
-
حدود 25% جرم عالم از هلیوم تشکیل شده است.
-
-
روی زمین (منابع طبیعی):
-
در اتمسفر زمین هلیوم بسیار نادر است (حدود 0.0005% از هوا). چون بسیار سبک است و به فضا فرار می‌کند.
-
منبع اصلی تجاری هلیوم، گاز طبیعی است.
-
در برخی میدان‌های گاز طبیعی (مثل آمریکا، قطر، الجزایر، روسیه) هلیوم در غلظت‌های تا 7% وجود دارد.
-
این هلیوم نتیجه‌ی واپاشی رادیواکتیو اورانیوم و توریم در پوسته زمین است (ذرات آلفا = هسته‌های هلیوم).
-
-
در برخی کانی‌ها مثل Cleveite (یک نوع اورانینیت) هم مقادیر کمی هلیوم آزاد میشود.
-
-
منابع خاص و کمیاب:
-
آب‌های معدنی و چشمه‌های گازدار (مقادیر بسیار ناچیز).
-
تولید آزمایشگاهی: از شتاب‌دهنده‌های ذرات یا واکنش‌های هسته‌ای (مقرون‌به‌صرفه نیست).
-
🔹 کشورهای تولیدکننده اصلی هلیوم (بازار جهانی امروز)
-
ایالات متحده آمریکا (منابع تگزاس، کانزاس) – تاریخی‌ترین و بزرگ‌ترین تولیدکننده.
-
قطر (میدان گازی پارس جنوبی / گنبد شمالی – مشترک با ایران، اما ایران تجهیزات استخراج هلیوم ندارد).
-
الجزایر
-
روسیه
-
استرالیا
جدول مقایسه‌ای خلاصه از مزایا، معایب و کاربردهای هلیوم
| دسته | موارد اصلی |
|---|---|
| ✅ مزایا | – غیرقابل اشتعال و ایمن‌تر از هیدروژن- بسیار سبک (دومین سبک‌ترین گاز)- بی‌اثر شیمیایی (Inert)- بیرنگ، بی‌بو، غیرسمی- رسانایی گرمایی بالا (مناسب خنک‌سازی)- ایزوتوپ پایدار و مطمئن |
| ❌ معایب | – منابع محدود روی زمین (کمیاب)- قیمت بالا به دلیل استخراج دشوار- فرار از جو زمین (ذخایر محدود)- خطر窒息 در محیط بسته (در غیاب اکسیژن)- وابستگی صنایع به واردات از کشورهای خاص |
| 🎯 کاربردها | – پزشکی: MRI، Heliox- علمی: تحقیقات دما پایین، ابررسانایی- صنعتی: جوشکاری، گاز محافظ- هوافضا: بالون‌ها، موشک‌ها، خنک‌کننده‌ها- غواصی: مخلوط‌های هلیوم–اکسیژن- تفریحی: بادکنک‌ها، سرگرمی (تغییر صدا) |
خرید و قیمت کپسول گاز هلیوم در انواع مختلف
🔹 نکات جالب درباره هلیوم
-
اول در فضا کشف شد، نه روی زمین!
-
طی یک خورشیدگرفتگی (۱۸۶۸) در طیف خورشید دیده شد و بعد از ۲۷ سال روی زمین جدا شد.
-
-
هرگز در شرایط معمولی جامد نمی‌شود ❄️
-
هلیوم تنها عنصر است که حتی در نزدیک صفر مطلق هم مایع باقی می‌ماند، مگر اینکه فشار بسیار زیادی به آن وارد کنیم.
-
-
رفتار عجیب در دماهای خیلی پایین (هلیوم-۴):
-
به حالت ابرسیال (Superfluid) تبدیل میشود:
-
بدون اصطکاک حرکت می‌کند.
-
از دیواره ظرف بالا می‌رود!
-
می‌تواند از سوراخ‌های بسیار ریز عبور کند.
-
-
-
دومین فراوان‌ترین عنصر کیهان 🌌
-
حدود ۲۵٪ جرم کل عالم از هلیوم تشکیل شده است (بیشترش در ستاره‌ها و خورشید).
-
-
سبک‌تر از هواست اما خطرناک!
-
استنشاق آن باعث زیر شدن صدا میشود 🎤 ولی مصرف زیاد می‌تواند اکسیژن‌رسانی به مغز را مختل کند و خطرناک باشد.
-
-
بالون‌ها و کشتی‌های هوایی:
-
امروزه با هلیوم پر می‌شوند چون ایمن‌تر از هیدروژن است (هیدروژن در حادثه‌ی معروف “هیندنبورگ” آتش گرفت).
-
-
فرار از زمین:
-
چون خیلی سبک است، مولکول‌های هلیوم از جو زمین به راحتی به فضا می‌گریزند. به همین دلیل در اتمسفر بسیار کم است.
-
-
ایزوتوپ کمیاب هلیوم-۳:
-
برای تحقیقات هسته‌ای و به‌عنوان سوخت احتمالی راکتورهای همجوشی هسته‌ای آینده اهمیت زیادی دارد.
-
-
صدا در هلیوم:
-
سرعت صوت در هلیوم حدود ۳ برابر سریع‌تر از هواست، به همین دلیل صدا هنگام صحبت در آن زیرتر شنیده میشود.
-
-
منبع اصلی زمین:
-
هلیوم روی زمین محصول واپاشی رادیواکتیو اورانیوم و توریم در پوسته زمین است → هسته‌های آلفا = اتم‌های هلیوم.
-
⚠️ خطرات احتمالی هلیوم
1. (خفگی یا Asphyxiation)
-
هلیوم جایگزین اکسیژن در هوا میشود.
-
اگر مقدار زیادی هلیوم در محیط بسته (مثلاً اتاق کوچک یا مخزن) نشت کند، اکسیژن کافی برای تنفس باقی نمی‌ماند → خطر بیهوشی و مرگ.
-
چون بیرنگ و بی‌بو است، هیچ علامت هشداردهنده‌ای ندارد.
2. استنشاق تفریحی (برای تغییر صدا)
-
مکالمه در هلیوم باعث زیر شدن صدا میشود (سرعت صوت بالاتر است).
-
اما:
-
استنشاق زیاد → کاهش اکسیژن خون → سرگیجه، غش یا حتی مرگ.
-
استنشاق مستقیم از کپسول تحت فشار → پارگی ریه و آسیب جدی.
-
3. کار با مخازن هلیوم
-
هلیوم در سیلندرهای تحت فشار ذخیره میشود.
-
خطرات اصلی:
-
انفجار مکانیکی اگر کپسول آسیب ببیند یا بیش از حد گرم شود.
-
آسیب فیزیکی (کپسول مثل موشک پرتاب میشود اگر شیر آن بشکند).
-
4. تماس با هلیوم مایع
-
دمای جوش هلیوم مایع: -269 °C
-
خطرات:
-
سوختگی سرمایی (Frostbite) → تماس مستقیم با پوست.
-
شکستگی و ترک‌خوردگی مواد (به دلیل سرما).
-
در صورت نشت سریع → جایگزینی اکسیژن محیط.
-
✅ نکات ایمنی در کار با هلیوم
-
تهویه مناسب: همیشه در فضای باز یا با سیستم تهویه کار شود.
-
عدم استنشاق تفریحی: استفاده برای تغییر صدا فقط باید در حجم بسیار محدود و تحت کنترل باشد.
-
ایمنی کپسول‌ها:
-
کپسول باید ایستاده و مهار شده باشد.
-
دور از حرارت و ضربه نگهداری شود.
-
فقط با تجهیزات استاندارد تخلیه شود.
-
-
حفاظت در برابر هلیوم مایع: استفاده از دستکش و شیلد ایمنی الزامی است.
-
آموزش پرسنل: افرادی که در آزمایشگاه یا صنعت با هلیوم کار می‌کنند باید آموزش دیده باشند.
📌 جمع‌بندی
-
-
-
هلیوم سمی یا آتش‌گیر نیست، اما خفگی خاموش بزرگ‌ترین خطر آن است.
-
استنشاق بی‌رویه یا تماس با حالت مایع می‌تواند بسیار خطرناک باشد.
-
رعایت اصول ایمنی باعث میشود این گاز بسیار مفید و بی‌خطر استفاده شود.
-
-
