تبلیغات
Galaxy Science - هلیم

هلیم

نویسنده :Mr Black
تاریخ:جمعه 25 آذر 1390-00:27

هلیم

هلیم ، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان He و عدد اتمی ۲ وجود دارد. هلیم که گاز بی اثر بی رنگ و بی بویی است، دارای پایین ترین نقطه جوش در میان عناصر است و تنها تحت فشار بسیار زیاد به حالت جامد در می آید. این عنصر بصورت گاز تک اتمی یافت می شود، از نظر شیمیایی خنثی می باشد و بعد از هیدروژن فراوانترین عنصر در جهان به حساب می آید.

هلیم در جو زمین به میزان بسیار کم براثر فرسایش مواد معدنی خاصی یافت شده ، در بعضی از آبهای معدنی هم وجود دارد. هلیم در گازهای طبیعی خاصی بصورت مقادیر قابل تهیه تجاری وجود دارد و از آن بعنوان گاز بالابرنده در بالونها ، مایع سردکننده سرمازا در آهنرباهای ابر رسانا و گاز وزن افزا در غواصی در آبهای عمیق استفاده می گردد.

بقیه درادامه مطلب

● تاریخچــــــــه

هلیم ( از واژه یونانی helios به معنی خورشید ) درسـال ۱۸۶۸ توسط "Pierre Janssen" فرانســوی و "Norman Lockyer" انگلیسی که مستقل از هم فعالیت می کردند، کشف شد. هر دوی آنها هنگام یک خورشید گرفتگی در همان سال ، مشغول مطالعه بر روی نور خورشید بودند و بطور طیف نمایی متوجه خط انتشار عنصر ناشناخته ای شدند. "Eduard Frankland" ضمن تایید یافته های Janssen ، نام این عنصر را با توجه به نام خدای خورشید در یونان ،Helios پیشنهاد کرد و چون انتظار می رفت این عنصر جدید ، فلز باشد، پسوند ium – را به آن افزود.

"William Ramsay" سال ۱۸۹۵ این عنصر را از clevite جدا نمود و در نهایت متوجه غیر فلز بودن آن گشت، اما نام این عنصر تغییری نکرد. "Nils Langlet" و "Per Theodor Cleve" شیمیدانان سوئدی که بطور مستقل از Ramsay کار می کردند، تقریبا" در همان زمان موفق به جداسازی هلیم از Clevite شدند.

سال ۱۹۰۷ "Thomas Royds" و "Thomas Royds" موفق به اثبات این واقعیت شدند که ذرات آلفا ، هسته های اتم هلیم می باشند. "Heike Kamerlingh Onnes" فیزیکدان آلمانی درسال ۱۹۰۸ اولین مایع هلیم را بوسیله سرد کردن این گاز تا ۹K بدست آورد و به سبب این کار بزرگ ، جایزه نوبل را به او اهداء کردند.

سال ۱۹۲۶، یکی از شاگردان او به نام "Willem Hendrik Keesom " برای اولین بار هلیم را بصورت جامد تبدیل نمود.

● پیدایــــــــش

هلیم بعد از هیدروژن فراوانترین عنصر در جهان است و تقریبا" ۲۰% ماده ستارگان را تشکیل می دهد. این گاز همچنین دارای نقش مهمی در واکنشهای پروتون – پروتون و چرخه کربن در ستارگان است که تشکیل دهنده بیشترین انرژی آنها می باشد. فراوانی هلیم بیشتر از آن است که با تولید توسط ستارگان توجیه شود، اما با مدل انفجار بزرگ (Big Bang ) سازگار است و اکثر هلیم موجود در جهان در سه دقیقه اول شکل گیری جهان بوجود آمده اند.

این عنصر در جو زمین و به مقدار ۱ در ۰۰۰ ۰۰ ۲ وجود داشته ، بعنوان یک محصول فروپاشی در کانی های رادیواکتیو گوناگونی یافت می شود؛ بخصوص این عنصر در کانی های اورانیوم و توریم مانند clevites ، pitchblende، carnotite ، monazite و beryl ، بعضی از آبهای معدنی ( در بعضی از چشمه های ایسلند به میزان ۱ در ۱۰۰۰ هلیم وجود دارد )، در گازهای آتشفشانی و در گازهای طبیعی خاصی در آمریکا (که بیشتر هلیم تجاری جهان از این منطقه بدست می آید) دیده می شود.

هلیم را می توان از طریق بمباران لیتیم با بور بوسیله پروتونهای سریع تولید نمود.

● خصوصیات قابل توجه

هلیم در دما و فشار طبیعی بصورت گازی تک اتمی وجود دارد و فقط در شرایط بسیار غیر عادی متراکم می شود. هلیم دارای پایین ترین نقطه ذوب در میان عناصر است و تنها مایعی است که با کاهش دما به جامد تبدیل نمی شود و در فشار استاندارد تا دمای صفر مطلق به حالت مایع باقی می ماند؛ (تنها با افزایش فشار می توان آنرا به جامد تبدیل نمود.)

در واقع دمای بحرانی که بالاتر از آن بین حالات مایع و گاز هیچ تفاوتی وجود ندارد، تنها ۱۹,۵K است. He ۴ و He ۳ جامد از این نظر که یک محقق می تواند با استفاده از فشار حجم آنها را بیش از ۳۰% تغییر دهد، منحصر به فرد هستند. ظرفیت گرمایی ویژه گاز هلیم بسیار زیاد است و بخار آن بسیار متراکم می باشد، بطوری که در صورت گرم شدن در دمای اطاق سریعا" منبسط می گردد.

هلیم جامد فقط در فشار بالا و در تقریبا" ۱۰۰ مگا پاسکال در ۱۵ درجه کلوین است که بین دمای پایین و بالا یک جابجایی انجام می دهد که در آن ، اتمها دارای آرایشهای به ترتیب مکعبی و شش ضلعی می شوند. در یک لحظه از این دما و فشار ، حالت سومی بوجود می آید که در آن ، اتمها آرایشی مکعبی به خود می گیرند، در حالیکه جرم آن در مرکز قرار دارد.

تمامی این حالات از نظر انرژی و چگالی مشابه هستند و دلایل این تغییرات به جزئیات چگونگی شکل گیری اتم ها بر می گردد.

● کاربردهـــــــا

هلیم بیشتر بعنوان گازی بالابرنده در بالونها استفاده می شود که از آنها به ترتیب برای تبلیغات ، تحقیقات جوی ، شناسایی های نظامی و بعنوان یک چیز بدیع استفاده می شود. بعلاوه هلیم دارای قدرت بالابرندگی ۹۲,۶۴% هیدروژن است، اما بر خلاف آن قابل اشتعال نبوده ، بنابراین ایمن تر از هیدروژن به حساب می آید.

● سایر کاربردهای آن

هلیم – اکسیژن برای تنفس در محیطهای پرفشار مثل لباس غواصی یا زیردریائیها بکار می رود، چون هلیم ساکن است و کمتر از نیتروژن ، در خون قابل حل می باشد و ۲,۵ مرتبه سریعتر از نیتروژن منتشر می شود. این مسئله موجب کاهش مدت زمان لازم برای از بین بردن گاز در هنگام فشارزدایی می شود و خطر خواب نیتروژنی را از بین می برد و احتمال تمرکز آن مثل حبابهای متصل وجود ندارد.

دارای پایین ترین نقطه ذوب و جوش در میان عناصر است که این خصوصیت ، مایع هلیم را به خنک کننـده ای ایده آل برای مقاصدی که دمای بسیار پایین نیاز دارند، تبدیل می کند، از جمله آهنرباهای ابررسانا و تحقیقات سرما شناسی که در آنها دمای نزدیک به صفر مطلق نیاز است.

هلیم بعنوان یک خنثی و حامل بعنوان مثال در گاز رنگ کاری)) مورد استفاده قرار می گیرد.

همجوشی هیدروژن به هلیم انرژی لازم برای بمبهای اتمی را تامین می کند.

از هیدروژن همچنین برای موشکهای با سوخت مایع فشرده ، بعنوان حفاظ گاز در جوشکاری برقی ، بعنوان گازی محافظ برای تولید بلورهای سیلیکون و ژرمانیم ، بعنوان عامل خنک کننده برای رآکتورهای اتمی و برای تونلهای بادی فراصوتی استفاده می شود.

همزمان با پیشرفت تکنولوژی MRI) magnetic resonance imaging) در مصارف پزشکی ، استفاده از هلیم مایع در MRI رو به افزایش است.

● ترکیبات

هلیم اولین عنصر در گروه گازهای بی اثر است و برای بسیاری از اهداف عملی واکنش ناپذیر می باشد. اما در اثر تخلیه الکتریکی یا بمباران الکترونی ، ترکیباتی را با تنگستن ، ید ، فلوئور ، گوگرد و فسفر بوجود می آورد.



نوع مطلب :

داغ کن - کلوب دات کام
نظرات() 
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر
نظرات پس از تایید نشان داده خواهند شد.