تجد في هذه المقالة:
ما هو غاز الهيليوم
الهيليوم
يتبع الهيليوم كعنصر غازي خامل إلى المجموعة 18 من الجدول الدوري، ويشكّل العنصر الثاني بعد الهيدروجين من ناحية خفّة الوزن، ويتميّز بكونه عديم اللون والرائحة والمذاق.
يُشكّل الهيليوم غازاً خاملاً ولا يتّحد مع غيره من العناصر بسهولة رغم المحاولات القائمة لتحقيق ذلك؛ وهذا هو السبب وراء عدم وجود مركّبات معروفة تحتوي على الهيليوم، ونظراً لكونه عنصراً غازيّاً، وكون نسبته في الغلاف الجوي لا تتعدّى 0.0005% فإنّه يتسرّب للفضاء بعيداً عن الغلاف الجوي ولا تتحكّم به الجاذبيّة الأرضيّة.
تم اكتشاف الهيليوم في عام 1868م من قبل العالم الفرنسي بيير جانسن، وكان ذلك الاكتشاف مقروناً بتواجد الهيليوم على سطح الشمس وليس على الأرض، ولكنّه لم يكن يُدرك ما هو هذا العنصر تحديداً، وبتوالي الأبحاث والدراسات توصل بالنهاية السير ويليام رامزي في عام 1895م لتحديد هوية هذا العنصر باستخراجه من الكليفيت، وفي الوقت نفسه توصّل كل من نيلز لانجليت وثيودور كليف للاستنتاج نفسه.
استخدامات الهيليوم
يتنوّع استخدام غاز الهيليوم كالآتي:
- تم إنتاج مجهر حديث يستخدم أيونات الهيليوم، مما يوفر صورةً أدق من المجهر الإلكتروني.
- يتم عمل خليط مكوّن من 80% هيليوم و20% أكسجين ليُستخدم من قبل الغواصين وآخرين ممن يعملون في ظروف ضاغطة.
- يستخدم الهيليوم كوسيلة للتبريد للمغناطيسات فائقة التوصيل في الماسحات الضوئية المغناطيسية، ومطياف الرنين المغناطيسي النووي، بالإضافة إلى تبريد الأدوات الفضائية.
- يستخدم في الكشف عن التسربات، كما هو الحال في أنظمة تكييف السيارات.
- يستخدم في نفخ بالونات السيارة عند التعرّض لحادث بسبب سرعة انتشاره.
- يُستخدم كبيئة جويّة آمنة لصناعة الألياف البصريّة، وأشباه الموصلات كونه خامل وغير نشط.
- يستخدم لملء بالونات المناطيد، والبالونات المزخرفة؛ وذلك تبعاً لكثافته المنخفضة.
تحضير غاز الهيليوم في البيت
يستخدم غاز الهيليوم بشكل واسع في نفخ البالونات المستخدمة في تزيين المناسبات السعيدة والأفراح، وذلك لما له من خصائص طيّاره تسمح للبالونات بالطيران والتحليق وحدها، ويمكن تحضير غاز الهيليوم في المنزل واستخدامه في نفخ البالونات الخاصة بالمناسبات السعيدة، وذلك باتباع إحدى الطريقتين التاليتين.
طرق تحضير غاز الهيليوم في المنزل
تحضير غاز الهيليوم من البوتاس
لتحضير غاز الهيليوم يراعى توفر مطحون مادة البوتاس، وهي مادة كاوية تستعمل في إزالة البقع عن بعض أنواع الملابس، ويراعى عند استخدامها تجنّب ملامستها للجلد منعاً لحدوث الحروق الجلدية الشديدة، بالإضافة إلى مجموعة من أوراق الألمنيوم، ومقص، وقمع، ونصف لتر من الماء، وعلبة زجاجية بفتحة ضيّقة ورفيعة لمنع تسرب غاز الهيليوم منها بسرعة، ومجموعة من البالونات لتجميع غاز الهيليوم بداخلها. والخطوات كالتالي:
- يسكب نصف لتر الماء في العلبة الزجاجية ذات الفتحة الضيقة.
- يثبت القمع في فوهة العلبة الزجاجية، ثم تضاف إليها ملعقتان كبيرتان من مادة البوتاس عبر فتحة القمع.
- باستخدام المقص يتم تجزئة ورق الألمنيوم إلى قطع صغيرة مربعة الشكل.
- ينزع القمع عن فتحة العلبة الزجاجية ثم تسقط قطع الألمنيوم بداخلها بالتتابع.
- يحكم إغلاق فتحة العبوة الزجاجية، ويمكن ملاحظة بدء تفاعل مادة البوتاس مع أوراق الألمنيوم وانبعاث غاز الهيليوم من الماء.
- تفتح العلبة الزجاجية ثم تثبت فوهة أحد البالونات عليها مع الانتظار لحين امتلائها بغاز الهيليوم.
- تعبأ باقي البالونات بغاز الهيليوم لحين نفاذ الكميّة، مع ضرورة ربطها بإحكام لمنع هروب الغاز منها.
تحضير غاز الهيليوم من بايكربونات الصودا
لتحضير غاز الهيليوم بهذه الطريقة يراعى توفر كمية من بايكربونات الصوديوم، ومجموعة من البالونات الملونة، وعلبة زجاجية أو بلاستيكية بفتحة ضيّقة وطويلة، وزجاجة خل، وقمع. والخطوات كالتالي:
- يسكب قدر كافٍ من الخل في العلبة الزجاجية حتى يُملأ ثلثها تقريباً.
- يثبت أحد البالونات على فوهة القمع الضيّقة، ثم يسكب مقدار ملعقة من بايكربونات الصوديوم في القمع، والسماح لها بالدخول في تجويف البالون لحين وصولها إلى القاع.
- تعبأ باقي البالونات ببايكربونات الصوديوم بنفس الطريقة والكمية الموضحة سابقاً.
- تثبت فوهة أحد البالونات المعبأة ببايكربونات الصوديوم على فتحة العلبة الزجاجية المعبأة بالخل.
- يرفع الجزء العلوي من البالون، مع السماح لبايكربونات الصوديوم بالانسكاب فوق الخل.
- يمكن هنا ملاحظة حدوث تفاعلات كيميائية ما بين الخل وبايكربونات الصوديوم، مع انتفاخ البالون لتعبئته بغاز الهيليوم الناتج من التفاعلات السابقة.
- تنزع فوهة البالون عن فتحة الزجاجة حال امتلائها بغاز الهيليوم، ثم تربط لمنع خروج الغاز منها.
- تثبت باقي البالونات على العبوة الزجاجية وتفرّغ من بايكربونات الصوديوم بنفس الطريقة السابقة.
