گاز هلیوم (helium gas) یکی از عناصر کمیاب و پراهمیت در جهان می باشد. این گاز به دلیل ویژگی های خاص و کاربردهای متنوعش در صنایع مختلف، توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. این گاز بی اثر و بی رنگ در فرآیندهای پزشکی و فناوری های پیشرفته جایگاه ویژه ای دارد. همچنین، در حوزه هایی نظیر تحقیقات علمی، تولید نیمه هادی ها و صنعت هوافضا نیز پرکاربرد است. با وجود این کاربردهای گسترده، هلیوم به عنوان یک منبع طبیعی بسیار محدود و غیرقابل تجدید شناخته می شود.
کمیابی این گاز و تقاضای رو به افزایش برای آن، تأثیرات چشمگیری بر بازار جهانی و قیمت گذاری آن گذاشته اند. در این مقاله، تمام کاربردهای هلیوم و خواص فیزیکی و شیمیایی آن را معرفی می کنیم.
اگر به دنبال اطلاعات بیشتری در مورد گازهای مختلف و کاربردهای آنها مانند کربن دی اکسید هستید، مقاله کربن دی اکسید چیست به شما کمک خواهد کرد.
معرفی گاز هلیوم
گاز هلیوم یکی از گازهای نجیب بوده که با نماد شیمیایی He و عدد اتمی 2 در جدول تناوبی جای گرفته است. عنصر هلیم برای اولین بار در سال 1868 توسط دو دانشمند به نام های پی یر ژانسن و نورمن لاکیر کشف شد. آن ها با بررسی طیف سنجی خورشید، خط زردرنگی را مشاهده کردند که به هیچ یک از عناصر شناخته شده تعلق نداشت. این عنصر جدید را هلیوم نامیدند که از کلمه یونانی «Helios» به معنای خورشید گرفته شده است. بعدها، اتم هلیوم در منابع زمینی نیز کشف و از گاز طبیعی استخراج شد.
هلیوم پس از هیدروژن، دومین عنصر فراوان در کیهان است و حدود 24 درصد از جرم کل جهان را تشکیل می دهد. این عنصر بیشتر در ستارگان و کهکشان ها وجود دارد و نقش مهمی در فرایندهای هسته ای آن ها ایفا می کند. در زمین، هلیوم معمولا به عنوان یک گاز کمیاب در ذخایر گاز طبیعی یافت می شود. این گاز به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی منحصربه فرد خود، یکی از با ارزش ترین عناصر در بسیاری از صنایع و کاربردها به شمار می رود.
خواص فیزیکی و شیمیایی گاز هلیوم
گاز هلیوم به دلیل ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاص خود، جایگاه منحصر به فردی در میان دیگر عناصر دارد. در پاسخ به این سوال که خواص فیزیکی و شیمیایی گاز بالن چیست، می توانید موارد زیر را مطالعه کنید:
خواص فیزیکی هلیم چیست
- سبکی: هلیوم دومین عنصر سبک در جدول تناوبی است و چگالی آن بسیار کم می باشد. این ویژگی باعث می شود که در بالن ها و وسایل پروازی سبک استفاده شود. چگالی کم آن نسبت به هوا، عامل اصلی شناوری بالن ها و کاربردهای مشابه است.
- بی رنگ و بی بو: هلیوم گازی کاملا شفاف، بی رنگ و بی بو است. این ویژگی ها استفاده از آن را در محیط های حساس، مانند آزمایشگاه های علمی و پزشکی، ممکن می سازد.
- نقطه جوش و انجماد پایین: هلیوم پایین ترین نقطه جوش و انجماد را در میان تمامی عناصر دارد. در دمای 4.2 کلوین (معادل −269 درجه سانتی گراد) به مایع تبدیل می شود و در فشار اتمسفری نمی تواند جامد شود. این ویژگی ها باعث شده اند که هلیوم به عنوان یکی از مهم ترین خنک کننده های صنعتی و تحقیقاتی مورد استفاده قرار گیرد.
- هدایت حرارتی بالا: هلیوم مایع، هدایت حرارتی بسیار بالایی دارد که آن را برای کاربردهای نیازمند خنک کننده های قوی، مناسب می سازد. به همین دلیل، در صنایع پیشرفته ای مانند ساخت نیم رساناها از آن استفاده می شود.
خواص شیمیایی هلیم چیست
- بی اثری شیمیایی: هلیوم یک گاز نجیب است و به دلیل داشتن لایه خارجی کامل الکترون ها، با سایر عناصر واکنش نشان نمی دهد. این خاصیت، استفاده از آن را در محیط های حساس مانند صنایع فضایی و پزشکی ایمن می کند.
- غیرقابل اشتعال: هلیوم برخلاف بسیاری از گازهای دیگر، قابل اشتعال نیست و این ویژگی آن را برای کاربردهای ایمنی محور، بسیار مناسب می کند. استفاده از هلیوم در محیط هایی با ریسک بالا، مانند معادن یا مراکز هسته ای، رایج است.
- غیرسمی: هلیوم برای انسان و محیط زیست غیرسمی است و در صورت استفاده، خطری برای سلامتی ایجاد نمی کند. این ویژگی باعث شده که هلیوم در کاربردهای پزشکی و روزمره نیز جایگاه ویژه ای داشته باشد.
مطالب بیشتر: چرخه کربن
کاربرد گاز هلیوم چیست
گاز هلیوم به دلیل خواص خاص و منحصر به فرد خود در طیف گسترده ای از صنایع استفاده می شود. برخی از مهم ترین موارد کاربرد گاز هلیم عبارتند از:
کاربردهای صنعتی گاز هلیوم
- جوشکاری: هلیوم به عنوان یک گاز محافظ در فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی استفاده می شود. این گاز از اکسید شدن فلزات در حین جوشکاری جلوگیری کرده و کیفیت جوش را بهبود می بخشد. در جوشکاری های تخصصی، به ویژه در ساخت سازه های فلزی حساس، از هلیوم استفاده می شود.
- ساخت فیبر نوری: در تولید فیبر نوری و نیم رساناها، هلیوم به عنوان گاز محافظ و خنک کننده استفاده می شود. وجود هلیوم در این فرآیندها به کاهش ترک خوردگی و افزایش کیفیت محصولات نهایی کمک می کند.
- صنایع غذایی: هلیوم به دلیل بیاثر بودن، در صنایع غذایی برای بستهبندی برخی محصولات استفاده میشود. در مقابل، دی اکسید کربن نیز در صنایع غذایی به عنوان یک ماده نگهدارنده و گازدارکننده کاربرد دارد. برای آشنایی با کاربردهای غذایی دی اکسید کربن، میتوانید به صفحه کاربرد کربن دی اکسید در صنایع غذایی مراجعه کنید.
- صنایع هسته ای: هلیوم به دلیل پایداری و هدایت حرارتی بالا، در خنک کردن راکتورهای هسته ای استفاده می شود. این کاربرد در ایمنی و بهره وری راکتورهای هسته ای نقش مهمی ایفا می کند.
کاربردهای پزشکی هلیوم
- MRI: هلیوم مایع برای خنک کردن آهنرباهای ابر رسانا در دستگاه های تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) استفاده می شود. این دستگاه ها در تشخیص بسیاری از بیماری ها از جمله سرطان، بیماری های مغزی و اختلالات عضلانی-اسکلتی حیاتی هستند.
- تنفس مصنوعی: هلیم در ترکیب با اکسیژن به بیماران دچار مشکلات تنفسی کمک می کند؛ زیرا چگالی کم آن باعث کاهش مقاومت جریان هوا در مجاری تنفسی می شود. این روش درمانی برای بیمارانی با بیماری های انسدادی ریوی بسیار مفید است.
- تجهیزات پزشکی: هلیوم به دلیل سبک بودن و بیاثر بودن، در برخی تجهیزات پزشکی استفاده میشود. در مقابل، یخ خشک نیز در برخی روشهای درمانی و جراحی کاربرد دارد. اطلاعات بیشتر در مورد کاربردهای پزشکی یخ خشک را میتوانید در مقاله یخ خشک در پزشکی بیابید.
کاربردهای تحقیقاتی و علمی گاز هلیوم
- تحقیقات فیزیک: هلیوم مایع برای ایجاد دماهای بسیار پایین در آزمایش های فیزیکی استفاده می شود. این شرایط برای مطالعه رفتار مواد در دماهای نزدیک به صفر مطلق ضروری است.
- تحقیقات فضایی: در برنامه های فضایی، هلیم به عنوان یک گاز پاک کننده برای سیستم های سوخت راکت استفاده می شود. همچنین، در کنترل فشار سیستم های فضایی از هلیوم بهره می گیرند.
کاربردهای سرگرمی هلیوم
- گاز هلیوم برای بادکنک: اکثر افراد با اینکه گاز هلیوم چیست برای بادکنک آشنایی دارند. به دلیل سبکی و ایمنی، این گاز بادکنک برای پر کردن بادکنک ها در جشن ها و مناسبت ها استفاده می شود. استفاده از گاز هلیوم بادکنک در بادکنک گازی، علاوه بر جنبه سرگرمی، به دلیل عدم اشتعال پذیری نیز محبوب است.
- صداهای سرگرم کننده: تنفس گاز هلیوم به مقدار کم باعث تغییر صدا شده که به عنوان یک سرگرمی شناخته می شود. هرچند این کار باید با احتیاط انجام شود و تکرار مداوم آن می تواند خطراتی داشته باشد.
کاربردهای ویژه هلیوم در هوا و فضا
- بالن های علمی: هلیوم در پر کردن بالن های بزرگ علمی که برای جمع آوری داده های جوی استفاده می شوند، کاربرد دارد. این بالن ها برای مطالعه شرایط آب و هوایی و ترکیب جو بسیار مفید هستند.
- پرتاب موشک: هلیوم در فشاردهی سوخت و اکسیدکننده در سیستم های موشکی و فضایی استفاده می شود. این گاز در صنعت فضایی، بهبود بهره وری و ایمنی مأموریت های فضایی نقش دارد.
کاربردهای نوظهور هلیوم
- محاسبات کوانتومی: هلیوم مایع در فناوری های پیشرفته مانند محاسبات کوانتومی برای خنک کردن سیستم ها و دستیابی به دماهای پایین استفاده می شود.
- تولید انرژی پاک: تحقیقات در زمینه استفاده از هلیوم در فرایندهای تولید انرژی پاک، مانند هم جوشی هسته ای، در حال پیشرفت است.
هلیوم به عنوان یک گاز نجیب و بیاثر، در بسیاری از صنایع کاربرد دارد. در مقابل، گازهای گلخانهای مانند دی اکسید کربن، تهدیدی جدی برای محیط زیست هستند. دانشمندان در تلاشند تا روشهایی برای کاهش انتشار دی اکسید کربن و استفاده مجدد از آن پیدا کنند. برای آشنایی با این روشها، میتوانید به صفحه کاهش گازهای گلخانهای با استفاده از CO2 مراجعه کنید.
مقایسه گاز هلیوم با دیگر گازهای مشابه
گاز هلیوم در مقایسه با دیگر گازهای مشابه نظیر هیدروژن، نیتروژن و آرگون دارای مزایای برجسته ای است. این مزایا گاز هلیوم را برای کاربردهای مختلف متمایز می کنند. برخی از این مزایا عبارتند از:
- سبک و ایمن تر از هیدروژن
برخلاف هیدروژن که به شدت قابل اشتعال است، هلیوم هیچ گونه خطر آتش سوزی ندارد. به همین دلیل در کاربردهایی که ایمنی حیاتی است، نظیر پر کردن بالن ها و کشتی های هوایی، ترجیح داده می شود. مانند هیدروژن، هلیوم نیز سبک تر از هوا است؛ اما بدون خطرات اشتعال پذیری که هیدروژن به همراه دارد.
- پایداری شیمیایی بیشتر از آرگون
هلیوم و آرگون هر دو گاز نجیب هستند و به دلیل پایداری شیمیایی خود در بسیاری از فرآیندها استفاده می شوند؛ اما هلیوم به دلیل وزن اتمی کمتر و هدایت حرارتی بالاتر، در برخی کاربردها نظیر خنک کنندگی برتری دارد.
- غیرسمی و بی اثر
در مقایسه با نیتروژن که ممکن است در غلظت های بالا موجب خفگی شود، هلیم کاملا بی اثر بوده و هیچ خطر سمی برای انسان ندارد.
- هدایت حرارتی بالا
هلیوم در مقایسه با تمام گازهای مشابه مانند آرگون و نیتروژن، هدایت حرارتی بالاتری دارد. این هدایت حرارتی بالاتر، آن را به خنک کننده ای بی نظیر برای کاربردهایی نظیر MRI و تحقیقات کوانتومی تبدیل می کند.
- نقطه جوش پایین تر از تمام گازهای مشابه
هلیوم دارای پایین ترین نقطه جوش در میان تمام گازها است. این ویژگی برای کاربردهای فوق سرد، مانند خنک کردن آهنرباهای ابررسانا، بسیار حیاتی می باشد.
اگر به مطالعه در مورد گازهای مختلف برای کاربردهای صنعتی علاقه دارید، اطلاعات جامعی را در مقاله گاز پروپان چیست پیدا خواهید کرد.
نکات ایمنی در استفاده از گاز هلیوم
هلیم به عنوان گازی بی اثر و غیرسمی در بسیاری از کاربردها ایمن است؛ اما برخی نکات ایمنی که باید رعایت شوند، عبارتند از:
- عدم استنشاق مستقیم
هرچند استنشاق هلیوم به صورت تفریحی موجب تغییر صدا می شود؛ اما این کار می تواند خطرناک باشد. استنشاق مداوم هلیوم باعث کاهش اکسیژن در بدن شده و ممکن است منجر به خفگی شود.
- نگهداری در سیلندرهای مقاوم
هلیوم باید در سیلندرهای تحت فشار مقاوم و استاندارد نگهداری شود تا از نشت یا انفجار احتمالی جلوگیری کند.
- دور از منابع گرما
سیلندرهای هلیوم باید در محیطی خنک و دور از منابع گرما یا شعله مستقیم نگهداری شوند.
- استفاده از تجهیزات ایمن
هنگام کار با هلیوم، از تجهیزات ایمنی مناسب مانند تنظیم کننده های فشار استاندارد استفاده کنید تا از وقوع حوادث جلوگیری شود.
- جلوگیری از تماس با پوست
هلیوم مایع به شدت سرد است و تماس مستقیم با پوست می تواند موجب آسیب های جدی نظیر سرمازدگی شود. برای کار با هلیوم مایع از دستکش ها و تجهیزات حفاظتی استفاده کنید.
- تهویه مناسب
اگر از هلیوم در محیط های بسته استفاده می کنید، اطمینان حاصل کنید که تهویه کافی وجود دارد تا از تجمع گاز و کاهش اکسیژن جلوگیری شود.
هلیوم و متان هر دو گاز هستند، اما خواص و کاربردهای بسیار متفاوتی دارند. متان به عنوان یک گاز گلخانهای قدرتمند شناخته میشود و در تولید انرژی نقش مهمی دارد. برای مقایسه خواص این دو گاز و تأثیر آنها بر محیط زیست، میتوانید به صفحه مربوط به گاز متان مراجعه کنید.
نکات خرید گاز هلیوم
برای خرید گاز هلیوم باید به نکات زیر توجه نمایید تا از کیفیت محصول و ایمنی استفاده اطمینان حاصل کنید:
- انتخاب تأمین کننده معتبر
گاز هلیوم را تنها از تأمین کنندگان معتبر و دارای مجوز خریداری کنید. تأمین کننده باید استانداردهای لازم را رعایت کند.
- بررسی خلوص گاز
بسته به کاربرد موردنظر، خلوص گاز هلیوم بسیار مهم است. برای مصارف صنعتی و پزشکی، گاز با خلوص بالا (99.99% یا بیشتر) توصیه می شود.
- توجه به نوع بسته بندی
هلیوم معمولا در سیلندرهای تحت فشار عرضه می شود. اطمینان حاصل کنید که سیلندرها استاندارد و دارای شیر اطمینان باشند.
- حجم موردنیاز
پیش از خرید، میزان موردنیاز هلیوم را با دقت برآورد کنید. برای مصارف کوچک، سیلندرهای کوچک تر مناسب هستند؛ درحالی که برای کاربردهای صنعتی یا پزشکی به سیلندرهای بزرگ نیاز خواهید داشت.
- قیمت گذاری منصفانه
قیمت گاز هلیوم بسته به خلوص، حجم و تأمین کننده متفاوت است. پیش از خرید، قیمت ها را مقایسه کنید و از هزینه های حمل و نقل مطلع شوید.
- خدمات پس از فروش
برخی از تأمین کنندگان خدماتی نظیر تحویل، نصب تجهیزات و مشاوره در استفاده از گاز را ارائه می دهند. این خدمات می توانند ارزش افزوده ای برای خرید شما باشند.
جمع بندی
هلیوم به عنوان یک گاز کمیاب و حیاتی در صنایع مدرن، نقش مهمی در پیشرفت فناوری دارد. با این حال، کمیابی منابع و چالش های استخراج آن باعث شده اند که قیمت این گاز به طور مداوم افزایش یابد. برای اطمینان از تأمین پایدار و استفاده بهینه از هلیوم، انتخاب تأمین کننده معتبر بسیار حیاتی است.
شرکت کربن بارد دارای سال ها تجربه در عرضه گازهای صنعتی و پزشکی می باشد. ما بهترین کیفیت هلیوم را با قیمت های رقابتی و خدمات پس از فروش عالی ارائه می دهیم. برای کسب اطلاعات بیشتر و ثبت سفارش، با شماره های درج شده در سایت تماس بگیرید و از مزایای همکاری با ما بهره مند شوید.
با کربن بارد، خرید مطمئن را تجربه کنید
