שימושים יומיומיים בגז הליום

תוֹכֶן

• TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
• מדוע הליום חשוב לעולם?
• לשם מה משתמשים בהליום?
• היכן נמצא הליום בחיי היומיום?
• האם הליום הוא גז נפץ?
• מהן ההשלכות של שאיפת הליום?

הליום הוא יסוד המכונה גז אצילי. הוא חסר צבע ונטול ריח, והוא נפוץ ברחבי היקום. אולי ידוע לך על הליום מבלוני הליום, שצפים. לעומת זאת, באלמנט הליום יש שימושים רבים יותר מבלוני מסיבות. הוא משמש גם בכריות אוויר לרכב, ציוד היי-טק, מכשור רפואי וכלי טיס. הליום ממשיך להיות מרכיב עיקרי בחיים המודרניים, למרות שאי אפשר לראות זאת ישירות.

TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)

הליום הוא היסוד השני בשפע ביקום. אמנם אינך יכול לראות או להריח אותו, אך הליום מופיע בשימושים יומיומיים רבים, בטכנולוגיה, ברפואה ואפילו במכוניות.

מדוע הליום חשוב לעולם?

כדי להבין את חשיבות ההליומים לעולם, זה עוזר ללמוד יותר על תכונות האלמנטים. בנוסף, חשוב מאוד ללמוד על ההיסטוריה שלה וכיצד נושאי האספקה ​​שלהם כוללים היבטים של החיים המודרניים.

הליום הוא יסוד שקיים בצורת גז. הסמל האטומי שלו הוא "הוא", והמספר האטומי שלו הוא 2 בטבלה המחזורית. נקודת ההתכה של הליום היא הנמוכה מבין כל היסודות, ונקודת הרתיחה שלה היא -452 מעלות פרנהייט. רק הליום יכול להישאר נוזלי גם אם הטמפרטורה שלו יורדת. זה יתמצק רק בלחץ קיצוני. תכונות אלה הופכות את הליום ללא הכרחי לטכנולוגיות חדשות יותר, כגון חומרים מוליכים-על.

היסוד הליום הוא שני רק למימן בשפע שלו ביקום. הליום קיים בכל כוכב, והוא נפוץ בעיקר בכוכבים החמים ביותר. הוא מופק מתגובות היתוך גרעיני בכוכבים. למעשה, הליום התגלה תחילה תוך כדי לימוד הכוכב שלנו, השמש. הליום נפוץ בשמש; זהו מרכיב חיוני ולכן חשוב לעולם.

הליום לא התגלה עד 18 באוגוסט 1868. אסטרופיזיקאי צרפתי בשם פייר ז'ול סזאר יאנססן השתמש במכשיר אסטרונומי חדש בשם ספקטרוסקופ כדי לצפות באורכי גל אור. הספקטרוסקופ הציג את הספקטרום, או אורכי גל אור, כפסים של צבע. בעודו מתבונן בשמש המפילה באמצעות ספקטרוסקופ, מצא ג'נסן אורך גל באור השמש שלא תאם לאף יסוד אחר שנמצא על פני כדור הארץ, בצורה של קו צהוב בהיר. ג'נססן הבין שגילה אלמנט חדש. אסטרונום אחר, האנגלי נורמן לוקייר, ערך גם הוא את התצפית הזו בזמן שצפה בשמש. שניהם הבחינו באלמנט הליום, שלוקייר נקרא על שם המילה היוונית לשמש. בסופו של דבר, בשנת 1882, למעשה התגלה הליום על פני האדמה, בלבה של הר וסוביוס, כאשר הפיזיקאי לואיג'י פלמיירי מצא את הספקטרום הצהוב הבהיר בזמן שהוא ניתח את הלבה. מאוחר יותר, וויליאם רמזי ערך ניסויים שהוכיחו כי הליום קיים בכדור הארץ; הוא מצא שכאשר האלמנט רדיום התפורר, הוא מייצר הליום. פר תאודור קליב ונילס אברהם לנגר, בשנת 1895, ירתיעו את המשקל האטומי של הליום.

לימוד הליום עוזר למדענים להבין טוב יותר לא רק את כדור הארץ, אלא גם את כוכבי הלכת האחרים. במערכת השמש גילו מדענים הליום באטמוספירה של כוכבי לכת הגז הענקיים צדק ושבתאי. בשבתאי, סוג של גשם הליום, מעורבב במימן נוזלי, נופל לאטמוספרה בסביבה קיצונית של טמפרטורה ולחץ. מדענים חושבים ש"גשם "הליום זה נופל לליבת כדור הארץ. האנרגיה הפוטנציאלית הכבידה המשוחררת שלה עשויה להיות מה שגורם לסטורן לזרוח בצורה כה כהה, תכונה שתמיהה מדענים במשך שנים.

עם הזמן, מדענים למדו יותר על תכונותיו של הליום. התיאור של הליום הוא שהוא חסר צבע ונטול ריח, וקל יותר מאוויר. זו הסיבה שבלונים מלאי הליום צפים, והליום אינו מסיס במיוחד במים. התכונות האינרטיביות של האלמנט מופיעות לעיתים קרובות בתיאור ההליום. ההיסטורי נחשב ככימי אינרטי, הוא נוטה לא להגיב עם גורמים אחרים. הליום לא רוצה לוותר על שני האלקטרונים שלה; הוא נשאר יציב עם מעטפת האלקטרונים שלו. בגלל זה, הליום מסווג כאחד הגזים האצילים, יחד עם ניאון, ארגון, רדון וגזים אצילים אחרים על השולחן התקופתי.

לאחרונה, גילו מדענים כי הליום אינו אינרטי לחלוטין, כפי שחשבו פעם.לאחר שגילו גבישים העשויים מהיסודות הליום והנתרן, החוקרים גילו שהליום יכול להשתלב עם אטומים אחרים תוך לא חלק את האלקטרונים שלו - במילים אחרות, הוא משלב עם אטומים אחרים אך אינו מייצר קשרים כימיים בתהליך. במקום זאת, הוא מגן על אטומים טעונים חיובי אחד מהשני ומונה את הכוח הדוחה שבדרך כלל דוחף אותם זה מזה. בלחץ קיצוני, כמו למשל בבסיס כדור הארץ, הליום והמימן דוחסים ויוצרים תרכובות יציבות. מדענים עשויים לחשוף היבטים מרתקים יותר של האלמנט הליום, והאם ניתן יהיה עדיין לשקול אותו כאינוטי באמת, או אם הוא אכן יכול ליצור תרכובות יציבות בסביבות קיצוניות.

באטמוספירה, הליום מרוכז רק בכחלק מתוך 200,000. זה לא מעשי, חסכוני או יעיל להוציא הליום מהאוויר, כך שלא אנשים משיגים הליום. במקום זאת, הליום מופק מגז טבעי. ראשית יש להסיר זיהומים כמו מים, גופרתיים ופחמן דו חמצני, ואז מטוהרים בלחצים גבוהים את הליום הגולמי שנוצר, אשר עדיין מכיל אלמנטים אחרים כמו ארגון, ניאון, מימן וחנקן. הגולמי הזה ואז מקורר-על. ארגון וחנקן נוזלים ובסופו של דבר החמצן מתאדה. הליום נפרד מניאון, חנקן ומימן. סינון נוסף בעזרת פחם פעיל מסיר גזים אחרים.

ניתן למצוא הליום בכמה משקעי גז טבעי ברחבי העולם. עם זאת, אין זה בכל פיקדון בגז טבעי. בארצות הברית מיצוי הליום מבארות בקנזס, אוקלהומה וטקסס. טקסס לבדה מאכלסת את שמורת הליום הפדרלית, האספקה ​​העיקרית לארצות הברית היצע זה הולך ומצטמצם עם הזמן. בטנזניה קיים פיקדון גדול של הליום. יש כיום רק 14 צמחים בעולם שמעדנים הליום. הליום נמצא גם במינרלים רדיואקטיביים מתפוררים. זה עשוי באופן טבעי מהפצצה קוסמית ורנטגן של בריליום וליתיום.

היצע ההצטמצמות של הליום הפך להיות נושא מרכזי. התלות בהליום בטכנולוגיה המודרנית גדלה וההיצע פחת כתוצאה מכך. מדענים פועלים לייצור הייליום ויעיל ובר-קיימא. שיטות חדשות כמו מחזור והלימה מחדש של הליום עשויות לעבוד בקנה מידה קטן שיכול לעזור לחוקרים. זה יכול לעזור להפחית את עלות הליום ככל שהאספקה ​​שלו יורדת.

גילוי הליום הוביל לחידושים רבים ומגוונים. בסופו של דבר יופיעו שימושים רבים בהליום. בחיים המודרניים החשיבות של הליום היא עצומה בתחומי הטכנולוגיה, הרפואה והמחקר.

לשם מה משתמשים בהליום?

יש הרבה שימושים בהליום. כמובן שהוא משמש למילוי בלוני מסיבות שמשמחים ילדים ומבוגרים ברחבי העולם. הליום החליף מימן בספינות אוויר, לאחר שהתגלה כי המימן מגיב מאוד. הליום משמש לרפואה, מחקר מדעי, ריתוך בקשת, קירור, גז למטוסים, נוזל קירור לכורים גרעיניים, מחקר קריוגני וגילוי דליפות גז. הוא משמש לתכונות הקירור שלו מכיוון שנקודת הרתיחה שלו קרובה לאפס מוחלט. זה הופך אותו לאטרקטיבי לשימוש במוליכי-על. הליום משמש גם להפעלת לחץ רקטות וחלליות אחרות. הוא משמש גם כסוכן העברת חום.

ברפואה, לפעמים הליום משמש לסיוע לחולים עם בעיות ריאה כמו דרכי הנשימה חסומות, אסטמה ו- COPD. הליום מאפשר חדירת גז טובה יותר לאלוואולי הדיסטלי שבריאות, ולכן הוא משמש לאוורור ריאות כשצריך רפואית. הליום משמש גם לבדיקת תפקודי ריאה. הליום משמש גם בכמה ניתוחים לפרוסקופיים במקום פחמן חד חמצני. הליום משמש לעתים כתווית להדמיה. לפעמים הליום משמש לניתוח לב פתוח, מעורב בחמצן ומשמש כערפל לריאות. הליום משמש גם לקירור המגנטים המוליכים-על בסורקי MRI. מסכי קרינה משתמשים גם בהליום.

האם ידעת שהליום חשוב לצוללנים? הליום מחליף חנקן בתערובות גז צלילה, כך שצוללנים יכולים להעמיק מתחת למים ללא השפעות שליליות של מערכת העצבים המרכזית. ללא תערובת זו, צוללנים עלולים לסבול מהשפעות לחץ במצב שנקרא "הכפפות".

ישנם הליכים מדעיים רבים בהליום. קולדרדר הגדול הגדול משתמש בהליום לצורכי קירור. הליום שימש לגלות את בוסון היגס, פריצת דרך משמעותית בפיזיקה. הוא משמש בספקטרומטרים תהודה מגנטית גרעינית. מוליכי-על יכולים לעבוד רק אם הם מוקפים בקור הקיצוני של הליום, והליום שימש בתעשיית החלל לקירור מכשירי לוויין וקירור דלק לחלליות. מטאורולוגים משתמשים בבלוני מזג אוויר מלאים הליום לתצפיות על מזג האוויר. סריקת מיקרוסקופים אלקטרונים לפעמים משתמשים בהליום לצורך רזולוציית תמונה טובה יותר.

הליום ממלא גם תפקיד חשוב בבטיחות הרכב. הוא משמש למילוי כריות אוויר אם רכב מתרסק.

הליום מאוחסן ונשלח בצורה נוזלית, והוא קר מאוד. חוסר התגובה שלו הופך אותו לאידיאלי לסביבות הגנה. אל תתמודד אי פעם ישירות עם הליום. זה כל כך קר להפליא שהוא יכול לגרום לכוויות קור מסוכנות.

היכן נמצא הליום בחיי היומיום?

אתה יכול למצוא הליום המשמש בחיי היומיום בצורות שונות. הוא משמש כחומר הרמה, בבלוני מסיבות, בתערובות צלילה ובסיבים אופטיים. רתכים משתמשים בהליום לצורך ריתוך קשתות בבנייה. רופאים ומנתחים משתמשים בהליום כדי לסייע לחולים עם הליכי ריאה ולב. כשאתה מבקר במכולת, והמצרכים שלך נסרקים, סביר להניח שאתה צופה בלייזרי הליום-ניאון. אם אי פעם תראה סיבוב משייט מעל לכת, אתה יכול להיות בטוח שהוא מוחזק על ידי הליום. בדוק אם אתה יכול לזהות את השימוש בהליום בחיי היומיום כשאתה מסתובב ביום שלך.

האם הליום הוא גז נפץ?

הליום אינו גז נפץ. זה מסווג כלא דליק, כלומר הליום לא יכול לשרוף. קר מאוד בצורה נוזלית, כה קר עד שהוא מקפיא גזים אחרים. עם זאת, אם המיכל שלו חשוף לחום, המיכל עצמו יכול להתפקע. הליום מנוזל יכול להרתיח באלימות כאשר הוא מכניס למים, וזה יכול להוביל ללחץ גדול בתוך המכולות, מה שמגדיל את הסיכון שהמכולות יתפוצצו מהלחץ. אבל בפני עצמה, הליום לא יתפוצץ.

מהן ההשלכות של שאיפת הליום?

יכול להיות ששמעת את הצליל ההומוריסטי של מישהו נושם מעט הליום מכדור פורח. הליום נושם משנה את גובה הקול האנושי, והופך אותו להרבה יותר גבוה, חריק וסרט מצויר. הבעיה בביצוע זאת היא שכשאתה נושם הליום מכדור פורח, אתה לא נושם אוויר. גופי אנוש צריכים לנשום אוויר על מנת לתפקד כראוי, ולקבל חמצן במקום בו הוא נחוץ במוח ובגוף. אפילו נשימה בכמות זעירה של הליום עלולה לגרום לסחרחורת. אבל זה יכול גם לגרום לאובדן הכרה ולגרום לחנק. נשימה מתמשכת של הליום יכולה אפילו להוביל למוות על ידי אנוקסיה, שמשמעותה רעב של חמצן מהגוף.