هِلیوم یا هلیُم (Helium) با نشان شیمیایی He یک عنصر شیمیایی با عدد اتمی ۲ و وزن اتمی ۴٫۰۰۲۶۰۲ است. این عنصر، بی‌بو، بی‌رنگ، بی‌مزه، غیرسمّی، از دیدگاه شیمیایی بی‌اثر و تک اتمی است که در جدول تناوبی در بالای گروه گاز‌های نجیب جا دارد. دمای ذوب و جوش این ماده در میان دیگر عنصر‌ها بسیار پایین است به همین دلیل در دمای اتاق و البته در بیشتر موارد به صورت گازی است مگر شرایطی بسیار ویژه بر آن گذرانده شود.
هلیوم بعد از هیدروژن دومین عنصر سبک کیهان است و از لحاظ فراوانی هم باز بعد از هیدروژن در جایگاه دوم قرار می‌گیرد گرچه باوجود کاربرد‌های بسیار مهم و حیاتی که دارد بر روی زمین بسیار کمیاب است. نزدیک به ۲۴٪ از جرم گیتی سهم این عنصر است که این مقدار بیش از ۱۲ برابر ترکیب تمام عنصر‌های سنگین است. هلیوم به همان صورت که در خورشید و مشتری یافت میشود در جهان پیدا میشود و این به دلیل انرژی بستگی (به ازای هر هسته) بسیار بالای هلیوم-۴ نسبت به سه عنصر دیگر پس از آن در جدول تناوبی است. بیشتر هلیوم موجود در گیتی، هلیوم-۴ است و گمان آن می‌رود که در جریان مه بانگ پدید آمده باشد. امروزه با کمک واکنش‌های همجوشی هسته‌ای در ستاره‌ها، گونه‌های تازه‌ای از هلیوم ساخته شده‌است.
واژهٔ هلیوم از واژهٔ یونانی هلیوس به معنای «ایزد خورشید» گرفته شده‌است؛ زمانی که هنوز هلیوم شناخته نشده بود، ستاره‌شناس فرانسوی ژول ژانسن در جریان خورشیدگرفتگی سال ۱۸۶۸ برای نخستین بار در طیف‌سنجی نور خورشید، خط زرد طیفی هلیوم را دید؛ برای همین، هنگامی که از نخستین کسانی که هلیوم را شناسایی کردند یاد میشود نام ژول ژانسن در کنار نام نورمن لاکیر جای می‌گیرد. در جریان همان خورشیدگرفتگی، نورمن لاکیر پیشنهاد کرد این خط زرد می‌تواند به دلیل یک عنصر تازه باشد. 2 شیمیدان سوئدی با نام‌های پر تئودر کلیو و نیلز آبراهام لانگلت در سال ۱۸۹۵ این عنصر را شناسایی و اعلام کردند. آن‌ها هلیوم را از سنگ کلویت که معدن اورانیم است، بدست آوردند. در سال ۱۹۰۳ منابع بزرگ هلیوم در میدان‌های گازی ایالات متحده پیدا شد که یکی از بزرگترین منابع این گاز است.
یکی از کاربرد‌های مهم هلیوم در سرماشناسی است. نزدیک به یک-چهارم هلیوم تولیدی در این زمینه بکار می‌رود. ویژگی خنک‌سازی هلیوم به ویژه در خنک کردن آهن‌ربا‌های ابررسانا مهم است. این آهن‌ربا‌ها به صورت تجاری در اسکنر‌های ام آر آی کاربرد دارد. کاربرد صنعتی دیگر هلیوم در فشار وارد کردن برای نمونه به عنوان گاز تخلیه‌کننده است. همچنین به عنوان هوای محافظ در جوشکاری با قوس الکتریکی، در فرایند‌هایی مانند کشت بلور‌ها در ساخت قرص‌های سیلیسیم از این گاز بهره برده میشود، نزدیک به نیمی از هلیوم تولیدی در این زمینه کاربرد دارد.
یکی دیگر از کاربرد‌های شناخته شدهٔ هلیوم در ویژگی بالابری در بالون‌ها و کشتی‌های هوایی است. تنفس حجم اندکی از گاز هلیوم می‌تواند برای چندی در کیفیت و زنگ صدای انسان تأثیر بگذارد. این اثرگذاری تنها از آن هلیوم نیست بلکه هر گازی که چگالی متفاوتی با هوا داشته باشد از این ویژگی برخوردار است. در پژوهش‌های دانشگاهی رفتار 2 فاز سیال هلیوم-۴ (هلیوم I. و هلیوم II) در بحث‌های مربوط به مکانیک کوانتوم یا پژوهش دربارهٔ پدیده‌هایی مانند ابررسانایی که با دما‌های نزدیک به صفر مطلق در ماده کار می‌کند، مهم است.
این مطلب را از دست ندهید: هشدار به شهروندان در خصوص استفاده از گاز‌های غیرمجاز در بادکنک‌ها
هلیوم در هواکُرهٔ زمین بسیار کمیاب است (نزدیک به ۰٫۰۰۰۵۲٪ حجمی) بیشتر هلیومی که در خاک زمین پیدا میشود در اثر واپاشی هسته‌ای طبیعی در عنصر‌های سنگین پرتوزا مانند اورانیم و توریم پدید آمده‌است؛ به این ترتیب که در اثر واپاشی، ذره‌های بتا از عنصر تابیده شده و هستهٔ هلیوم-۴ بدست آمده‌است. هلیوم بدست آمده از واپاشی به آسانی به صورت فشرده با درصدی نزدیک به ۷٪ حجمی، در دام گاز طبیعی گرفتار میشود. سپس می‌توان با روش‌های صنعتی و به صورت تجاری با کاهش دمای آمیختهٔ هلیوم و گاز طبیعی، هلیوم را از دیگر گاز‌ها جدا ساخت. این روش تقطیر جزء به جزء نام دارد.
کاربرد های گاز هلیوم (گاز هلیم)
استفاده از گاز هلیوم بعنوان خنک کننده آهن ربا‌های ابر رسانا‌ها (دستگاه MRI و دستگاه NMR) و راکتور‌های هسته‌ای
استفاده از گاز هلیوم بعنوان گاز تخلیه کننده جهت وارد آورن فشار
استفاده از گاز هلیوم بعنوان بالابرنده‌ی بالن هاو کشتی‌های هوائی (برای تبلیغات، تحقیقات جوی، شناسایی‌های نظامی و ...)
استفاده از گاز هلیوم بعنوان لایه محافظ یا پوشش در جوشکاری با قوس الکتریکی
استفاده از گاز هلیوم بعنوان نشت یاب در ابزار‌های فوق العاده حساس
استفاده از گاز هلیوم بعنوان مکمل برای سوخت موشک‌های فضاپیما
استفاده از گاز هلیوم بصورت مخلوط با گاز اکسیژن، گاز نیتروژن و گاهی هم هیدروژن بعنوان کمک کننده برای اکسیژن رسانی بهتر به غواصان در عمق‌های بالا بویژه در جوشکاری‌های زیر آب
استفاده از گاز هلیوم بصورت ترکیب با برخی از گاز‌ها برای برش‌های لیزری
استفاده از گاز هلیوم بعنوان یک گاز حامل در دستگاه کروکاتوگرافی گازی
استفاده از گاز هلیوم بعنوان گاز محافظ در کشت بلور‌های سیلیسیم و ژرمانیوم
آیا گاز هلیوم خطرناک است؟
تنفس گاز هلیوم در مهمانی‌ها و تغییر صدا به یک تفریح تبدیل شده است و این سوال را پیش می‌آورد که آیا گاز هلیوم خطرناک است؟
گرچه هلیوم گاز واکنش پذیری نیست و از نظر شیمیایی خطری ندارد، می‌تواند از جنبه‌های دیگری خطرناک باشد. تنفس گاز هلیوم خالص، گاز اکسیژن را از دسترسی بدن خارج می‌کند.
اگر استنشاق گاز هلیوم به صورت مکرر و پشت سر هم انجام شود می‌تواند سطح اکسیژن خون را به حد خطرناکی برساند. کم شدن اکسیژن در خون ممکن است منجر به آسیب‌های جبران ناپذیر مغزی شود.
علائم کمبود اکسیژن در خون در اثر تنفس گاز هلیوم
گاز اکسیژن تنها عنصر موجود در هواست که ضامن حیات انسان است. در صورت استنشاق گاز هلیوم و کمبود خطرناک گاز اکسیژن در خون علائمی مانند سرگیجه، حالت تهوع، استفراغ، از دست دادن هشیاری و در حاد‌ترین شرایط مرگ را در پی خواهد داشت.
استنشاق هلیوم از کپسول
معمولاً در مهمانی‌ها گاز هلیوم را از درون بادکنک وارد ریه‌ها می‌کنند و با یکی 2 تنفس هم تمام گاز بادکنک تخلیه میشود و امکان کم شدن اکسیژن خون در وضعیت خطرناک نیست.
اما مشکل آنجاست که فردی اقدام به تنفس گاز هلیوم از کپسول کند. کپسول‌های گاز هلیوم معمولاً گاز را با فشار خارج می‌کنند و به همین دلیل می‌تواند فشار زیادی به ریه‌ها وارد کرده و باعث آسیب و جراحت داخلی شوند.
خطر هلیوم مایع
هلیوم مایع دمای بسیار پایینی دارد و اگر به صورت مایع با بافت بدن به ویژه پوست تماس پیدا کند، منجر به سوختگی شدید و آسیب‌های دیگر پوستی میشود.
هلیوم و طبیعت
گاز هلیوم یک گاز بی اثر و از نظر شیمیایی بی خطر است که در میدان‌های گازی طبیعی یافت میشود.
استخراج و استفاده‌ی هلیوم برای طبیعت خطر و آلودگی ندارد و تنها مشکل این است که منابع هلیوم در کره زمین محدود هستند و مانند نفت باید در استفاده از آن صرفه جویی شود.
در این راستا فناوری‌های بازیافت هلیوم نیز مورد توجه زیادی قرار گرفته اند.
مرگ با گاز هلیوم
آمار‌ها نشان می‌دهند که مرگ با گاز هلیوم در دنیا نادر است.
از طرفی ترکیب گاز هلیوم و اکسیژن با نام تجاری هلیوکس (heliox) برای کمک به بیماران مبتلا به مشکلات تنفسی استفاده میشود.
- ۹۹/۰۴/۲۹