ویژگی های گاز هلیوم به عنوان دومین عنصر سبک در جدول تناوبی عناصر و در جهان عبارتند از بی رنگ، بدون بو و بدون مزه بودن. این گاز در دمای 9/268- درجه سلسیوس یا 452- درجه فارنهایت مایع می شود. نقطه جوش و انجماد هلیوم نسبت به هر عنصر شناخته شده دیگری کمتر است و هلیوم تنها ماده ای است که در فشار معمولی جو امکان انجماد ندارد.
کشف هلیوم
هلیوم در فضای گازی اطراف خورشید وجود دارد و طیف آن توسط یک ستاره شناس فرانسوی در سال 1868 کشف شد. در واقع طیفی از خورشید به دست آمده بود که با هیچ عنصر شناخته شده ای مانند هیدروژن یا سدیم تطابق نداشت. نام هلیوم را از نام یونانی خورشید یعنی هلیوس اتخاذ کردند و این گاز جدید به دنیا معرفی شد.
وجود هلیوم در زمین در سال 1895 مشخص شد. در آن هنگام تصور می کردند هلیوم محصول فروپاشی خود به خود مواد رادیواکتیو است.
فراوانی و ایزوتوپ ها
هلیوم حدود 23% از جرم جهان را به خود اختصاص داده است و در واقع دومین عنصر پس از هیدروژن است. هلیوم در ستاره ها متمرکز است و در آن جا با همجوشی هسته ای تولید می شود.
در جو زمین هلیوم به میزان 0005/0% وجود دارد و البته استحصال آن از منابع گاز طبیعی که دارای 6/7% هلیوم هستند، انجام می شود. منابع گاز هلیوم در کشورهایی از جمله الجزایر، استرالیا، لهستان، قطر و روسیه کشف شده است.
هسته ی هر اتم هلیوم حاوی دو پروتون است. ایزوتوپهای شناخته شده هلیوم 1 تا 6 نوترون دارند و عدد جرمی آن ها بین 3 تا 8 است. از بین 6 ایزوتوپ شناخته شده، ایزوتوپ 3 و ایزوتوپ 4 پایدار هستند و ایزوتوپ 4 فراوان ترین ایزوتوپ هلیوم است.
تولید و مصرف گاز هلیوم
گاز هلیوم ( با خلوص 2/98%) از گاز طبیعی مایع در دمای پایین و تحت فشار بالا استحصال می شود. با جذب گاز های دیگر توسط کربن فعال سرد، خلوص آن به 995/99 می رسد. مقدار هلیوم به دست امده از 900 تن هوا، چیزی در حدود 17/3 متر مکعب است.
هلیوم به عنوان گازی بی اثر در جوشکاری فلزاتی نظیر آلومینیوم استفاده می شود. در پرتاب موشک (برای فشار ایجاد کردن روی سوخت به ویژه مخزن های حاوی هیدروژن مایع) استفاده می شود. این گاز به عنوان بهترین خنک کننده برای دستگاه های مختلفی مانند MRI و NMR به کار گرفته می شود. از گاز هلیوم در کپسول های هوای تنفسی برای غواصان و بیماران تنفسی در اختلاط با اکسیژن نیز استفاده می کنند.
خواص هلیوم
در کمتر از 18/2 درجه کلوین (271- درجه سلسیوس) هدایت حرارتی گاز هلیوم ایزوتوپ 4 هزار برابر از مس بیشتر است. به همین دلیل این نوع هلیوم مایع با دمای بسیار پایین را به عنوان ابر رسانا می شناسند. گرانروی یا مقاومت ان در برابر جریان، آنقدر کم است که هنوز اندازه گیری نشده است. این مایع می تواند به صورت لایه ای نازک روی سطح هر ماده ای که با آن در تماس است، پخش شود.
نحوه مایع شدن ایزوتوپ 3 متفاوت است و اگر مخلوطی از این دو تا نزدیک صفر کلیون سرد شوند، مایعی دو فاز را تشکیل خواهند داد.
این مورد منحصر به فرد نیز یکی دیگر از ویژگی های گاز هلیوم است.
