غاز الهيليوم

[عبير العبير]

الهيليوم He هو عنصر كيميائي لا لون له ولا رائحة وعديم الطعم.
يـأتي بعد الهيدروجين مباشرة في الجدول الدوري للعناصر. تحتوي
نواة ذرته على 2 بروتون و 2 نيوترون ويسمى الهيليوم-4.
كما يوجد له نظير تحتوي نواته 2 من البروتونات و 1 بروتون يسمى
الهيليوم-3. وهو من العناصر الخاملة أو النبيلة (الغازات النادرة)،
وبسبب خموله الكيميائي لا توجد جزيئات له، فهو يوجد دائما في
صورته الذرية.
له أقل درجات الغليان والانصهار مقارنة ببقية العناصر، وهو لا يوجد
إلا في الحالة الغازية باستثناء ظروف خاصة جدا. وهو ثاني أكثر العناصر
انتشارا في الكون وتكون خلال الانفجار العظيم، كما تزداد نسبة وجوده
في الشمس عن طريق الاندماج النوويللهيدروجين. توجد كميات ملموسة
منه على الأرض وهي موجودة فقط في الغاز الطبيعي.
يستخدم الهيليوم في تطبيقات علوم درجات الحرارة شديدة لانخفاض،
وفي أنظمة تنفس الغواصيين، ولنفخ البالونات. والهيليوم غاز غير
سام وليس له تأثير بيولوجي على الكائنات الحية.

الموضوع الأصلي: غاز الهيليوم // الكاتب: عبير العبير // المصدر: خير بلدنا الزراعي

www.khairbaldna.net

كلمات البحث

راعي عام زراعه عامة .انتاج حيواني .صور زراعية .الصور الزراعية .هندسة زراعية.ارانب. ارنب.الارنب.خضر.خضار.خضر مكشوفة.محصول.محاصيل.المحاصيل.ابحاث زراعية.بحث زراعي.بحث مترجم.ترجمة بحثية.نباتات طبية.نباتات عطرية.تنسيق حدائق.ازهار .شتلات.افات.افة.الافة.حشرات.حشرة.افة حشريا.نيماتودا.الديدان الثعبانية.قمح.القمح.الشعير.الارز.ارز.اراضي طينية. اراضي رملية.برامج تسميد.استشارات زراعية .برامج مكافحة.امراض نبات .الامراض النباتية.مرض نباتي.فطريات .بكتيريا.كيمياء زراعية .الكيمياء الزراعيه.تغذية .التغذية.خضر مكشوفة.صوب زراعية.السمك.زراعه السمك.مشتل سمكي. زراعة الفيوم.مؤتمرات زراعية.مناقشات زراعية.التقنية.براتمج نت.برامج جوال.كوسة, خيار,طماطم.بندورة.موز.بطيخ؟خيار.صوب.عنكبوت.ديدان.بياض دقيقي.بياض زغبي.فطريا

[عبير العبير]

تاريخه

لوحظ الهيليوم لأول مرّة عام 1868 بسبب خط أصفر لامع في الطيف الضوئي للشمس
لاحظه الفلكي الفرنسي بيير جانسين أثناء حدوث كسوف شمسي في الهند. وفي ذات
العام لاحظ الفلكي الإنجليزي نورمان لوكير نفس المقطع الأصفر من الطيف الضوئي
للشمس واستنتج أن هذا الطيف الضوئي سببه عنصر غير موجود على الأرض.
فأطلق عليه سوية مع العالم الإنجليزي إدوارد فرانكلاند الاسم الإغريقي للشمس
هيليوس.وفي 1895، استطاع العالم البريطاني ويليام رامساي أن يعزل الهيليوم
على الأرض بمعالجة الكليفيت بأحماض معدنية، وشخصت هذه العينات على أنها
هيليوم من قبل لوكير والفيزيائي البريطاني ويليام كروكس. وفصل أيضا بتجربة
منفصلة باستخدام الكليفيت في نفس العام على يد الكيميائي السويدي
بير تيودور كليفيونيلز لانجليت.
في عام 1905، اكتشف العالمان الأمريكيان هاميلتون كاديوديفيد مك فارلاند أن الهيليوم
يمكن استخلاصه من الغاز الطبيعي. وفي 1907، طرح إرنست رذرفوردوتوماس رويدز
أن جسيم ألفا هو نواة الهيليوم.
أسيل الهيليوم لأول مرّة على يد الفيزيائي الهولندي هايكه كاميرلنجث أونيس عام 1908
بتبريد الغاز لأقل من درجة كلفن واحدة، وحول إلى الحالة الصلبة أول مرّة عام 1926
على يد تلميذ هايكه، ويليام هيندريك كيسوم. وفي 1938 اكتشف العالم الروسي
ليونيدوفيش كابيتسا أن نظير الهيليوم-4 عديم اللزوجة تقريبا في درجات قريبة من الصفر
المطلق، وهي الظاهرة التي تعرف اليوم بالميوعة الفائقة. ولهذه الظاهرة صلة
بتكاثف بوز وأينشتاين وفي عام 1972، لوحظت نفس الظاهرة لدى النظير هيليوم-3
على يد الفيزيائيين الأمريكييين دوغلاس أوشيروفوديفيد لي وروبرت ريتشاردسون.

[عبير العبير]

حالاته

تحت درجة الحرارة والضغط القياسيين، يوجد الهيليوم في الحالة الغازية فقط.
وهو لا يتحول إلى الحالة الصلبية إلا تحت ضغوط كبيرة، والذي بتغيره
يتغير حجم المادة الصلبة. وفي درجة حرارة دون درجة غليان الهيليوم 4.21 كلفن،
وفوق "نقطة لامدا" 2.1768 كلفن، يكون النظير هيليوم-4 في حالة السيولة العادية
وتسمى هيليوم I (تنطق هيليوم واحد)، ولكن تحت "نقطة لامدا"، يكون للهيليوم خواص
فيزيائية غريبة، ويسمى عندها بهيليوم II (تنطق هيليوم اثنين)،
ومثل هذه الخواص الفيزيائية غير واضحة عند النظير هيليوم-3.

هيليومII

هيليوم II له خصائص سائلين، أحدهما سائل عادي والآخر عديم اللزوجة،
فلا احتكاك داخلي بين جزيئاته، وله حركة جريان سريعة،
وله موصلية كهربائية أعلى من أي مادة أخرى،
وتنتقل فيه الحرارة على شكل موجات.

تفاعله

الهيليوم عنصر خامل كيميائيا تحت كل الظروف العادية.
ولكن تحت ظروف كهربائية معينة يمكن للهيليوم أن
يكون مركبات مع التنجستن، واليود،
والفلورايدوالكبريتوالفوسفور.

[عبير العبير]

نظائره

هناك 8 نظائر معروفة للهيليوم، ولكن النظيرين هيليوم-3 وهيليوم-4 هما الوحيدين المستقرين،
فالبقية لها نشاط إشعاعي، وتتحول بسرعة إلى عناصر أخرى. أكثر النظائر انتشارا هو هيليوم-4 ،
وهو يتكون من جسيم ألفا في نواته الذرية، ويدور حولها 2 إلكترون في الغلاف الذري،
وجسيم الألفا هو أكثر الجسيمات استقرارا، أما النظير هيليوم-3 فهو نادر على الأرض
وهو ينتج من التريتيوم بعد إشعاعه لإلكترون خلال تحلل بيتا.

تواجده

الهيليوم ثاني أكثر العناصر انتشارا في الكون المعروف بعد الهيدرجين، ويشكل حوالي ربع كتلة الكون.
ووجوده يتركز في النجوم، حيث أنه يتكون هناك من اتحاد ذرات الهيدرجين، وحسب نظرية الانفجار
العظيم، تكون أغلب الهيليوم في الدقائق الثلاث الأولى بعد الانفجار (أنظر خط زمني للانفجار العظيم).
أما على الأرض، فإن الهيليوم يشكل جزء واحد من 200 ألف جزء، وذلك يعود بشكل رئيسي إلى تطاير
الهيليوم إلى الفضاء الخارجي، وكميات الهيليوم الملموسة الموجودة على الأرض ناتجة عن
النشاط الإشعاعيللعناصر المشعة، أما أكبر تركيز له فهو موجودة مع الغاز الطبيعي ومنها يستخرج
معظم الهيليوم للاستخدامات التجارية، وتعتبر آبار الغاز في تكساس، و أوكلاهوماوكنساس الأمريكية
المصدر الرئيسي لهذا الغاز في العالم.

استخداماته

تتركز أسباب تطبيقات استخدام الهيليوم دون غيره في بعض المجالات إلى كونه غازا خاملا لا يتفاعل
بسهولة إضافة إلى عوامل أخرى.

• يستخدم الهيليوم للمناطيد الضخمة والبالونات، لأنه أخف من الهواء فهو ثاني أخف غاز موجود،
  
  
  
  
• كما أنه لا يحترق أو ينفجر مما يجعل منه خيارا مناسبا لمثل هذا التطبيق.
  
  
  
• صوت الإنسان الذي استنشق هواء فيه تركيز ملموس من الهيليوم، يصبح عالي الدرجة (من النعومة
• والجهارة، فيسمع كان فيه شيء من التزمير)، وذلك يعود إلى أن سرعة الصوت في الهيليوم أكبر
• بثلاث مرات من سرعته في الهواء العادي، مما يؤدي إلى زيادة تردده عند وصول موجات الصوت
• إلى الهواء العادي، ولكن التعرض لاستنشاق تركيزات عالية من الهيليوم قد تودي بالحياة بسبب
• نقص الأكسجين.
• يستخدم خليط الهيليوم مع الأوكسجينوالنيتروجين لملء قوارير هواء تنفس الغواصين في الأعماق
• الكبيرة لأنه يساعد في منع التسمم الأكسجينيوالاستبدال النيترجيني (دخول النيتروجين إلى الدم بدل
• الأكسجين الأمر الذي يؤثر على عمل الأعصاب ويعطي تأثيرا شبيها بالسُكر) تحت ضغوط الأعماق الكبيرة.
• يستخدم الهيليوم في بيئات تنمية البلورات الدقيقة في الظروف الحساسة لأنه لا يتفاعل ولا يؤثر في تركبها.
  
  
  

• يستخدم الهيليوم للمساعدة في ضغط الوقود الغازي المسال (كالهيدرجين السائل)، وذلك لأنه لا ينفجر تحت
  
  
  
  
• ضغوط أو درجات حرارة عالية.
• يستخدم أيضا في تبريد المغانط الكهربائية في جهاز الرنين المغناطيسي كما يعمل على تقليل مقاومة مرور
• التيار الكهربى في المغناطيس الكهربى والعمل على ايصاله لدرجه فائقيه التوصيل بتقليل المقاومة والتي
• يمكن تحصيلها عند درجات حراره المنخفضة جدا.
• استعملت كميات هائلة من الهيليوم في تبريد منظومة المصادم الهدروني الكبير مؤخراً للوصول إلى درجات
• حرارة فائقة الانخفاض
  
  
  
  

[عبير العبير]

تعريف الهليوم

يعتبر الهليوم من الغازات النبيلة الخاملة عدده الذري 2وله مجموعة من الغازات النبيلة
في الجدول الدوري للعناصر؛ رمزه الكيميائيHe نقطة غليانه هي الأدنى بين الهيئات
المعروفة ومن نظائره المستقرة الهليوم الرباعي والهليوم الثلاثي وتختلف هذه العناصر
الكيمائية اختلافا جوهريا في خصائصها ويأتي الهليوم بعد الهدروجين في الجدول الدوري
ويعتبر العنصرالأكثر وفرة في الكون حاليا تم إنتاج الهليوم خلال عملية الاصطناع النووي
الأساسي وقد لوحظ هذا الغاز لأول مرة في الطيف الشمسي ومن خواصه أنه
لا لون له ولا رائحة وعديم الطعم وله تأثيرات نوعية حساسة لانخفاض الطاقة

تاريخه

الاكتشافات العلمية

وقد لوحظ أول دليل من الهليوم في 18 أوت1868 كخط أصفر لامع مع ،طول موجة
من 587.49 نانومتر في الطيف ،تم الكشف عن الخط الفلكي الفرنسي جول يأنس خلال
كسوف كلي للشمس في جون تور، وكان من المفترض في البداية هذا الخط ليكون
الصوديوم. يوم 20 أكتوبر من العام نفسه، لاحظ عالم الفلك الإنجليزي نورمان ولكير
خط أصفر في الطيف الشمسي التي سماها خط D3 لأنها كانت بالقرب من خطوط
معروفة D1 و D2 من الصوديوم في 1882اكتشف عالم الفيزياء الإيطالي لويجي
بالمييري الهليوم على الأرض لأول مرة من خلال خط الطيف هو يحلل في بركان
فيزرف في 26 مارس 1895 معزولة الاسكتلندي السير وليام رمزي الكيميائي وجود
الهليوم على الأرض عن طريق المعالجة المعد نية (مجموعة متنوعة من مع ما
لا يقل عن 10 ٪ العناصر الأرضية النادرة) مع الأحماض المعدنية. وكان رمزي يبحث
عن الأرجوان ولكن بعد فصل النيتروجين والأكسجين من الغاز ات المحررة من جراء
حمض الكبريتيك لاحظ أنه وجدخط أصفر لامع يطابق خط D3 لوحظ في الطيف في
أحد العينات هذه العينات تم تحديدها من قبل ولكير والفيزيائي
البريطاني ويليام كروس. كانت معزولة ومستقلة من clavète في العام نفسه قام
الكيميائيين لكل تيودور كليف وL’anglet إبراهيم في أوب سالا الذي جمع ما يكفي
من غاز الهليوم لتحديد بدقة وزنه الذري. كما تم عزل من الهليوم أمريكا كيميائي
الجيولوجيا وليام فرانسيس هيلبراند قبل اكتشاف رمزي أن الخطوط الطيفية غير عادية
أثناء اختبار عينة من uraninite المعدن. عروض رامزي قضية مثيرة للاهتمام
واكتشف في مجال العلوم إن جسيمات ألفا هي نواة الهيليوم من خلال السماح للجسيمات
باختراق الجدار الزجاجي لاجلاء الانبوب، ثم إنشاء أنبوب التصريف في دراسة للأطياف
من جديد للغاز في الداخل في عام 1908 وكان أول الهليوم المسال من طرف الهولندي
أونز فيزيائي Hamerling هاتكه بواسطة تبريد الغاز إلى أقل من واحد كلفن وقال
إنه حاول ترسيخ ذلك عن طريق الحد من زيادة درجة الحرارة ولكنها فشلت بسبب أن
الهليوم لا يملك درجة الحرارة في النقطة الثلاثية للمراحل الصلبة والسائلة والغازية في
حالة توازن. في 1938 اكتشف عالم الفيزياء الروسي بيوتر Leonidovich Kapitsa
أن الهليوم - 4 يكاد لا يملك أي اللزوجة في درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق وهي
ظاهرة تسمى الآن ميوعة فائقة وترتبط هذه الظاهرة إلى تكاثف.لوحظ وجود نفس الظاهرة
في الهليوم -3، ولكن في درجات الحرارة أقرب إلى الصفر المطلق من قبل الفيزياء الأميركي
دوغلاس Osheroff دال ديفيد لي وروبرت ريتشاردسون جيم. ويعتقد أن هذه الظاهرة في
الهليوم 3 - يجب أن تكون متصلة المزاوجة بين الفرميونات الهيليو م -3 لجعل البوزونات

[عبير العبير]

استخراج واستخدام المياه

بعد عملية الحفر للنفط في 1903 في كستر أنتجت كاندساس السخان الغاز الذي لن يحترق
في ولاية كنسناس جيولوجي ايراسموس هاوورث جمع عينات من الغاز مع مساعدة من
الكيميائيين هاميلتون كادي وديفيد مكفارلاند، اكتشف أنها تتألف من حيث الحجم 72 ٪
النيتروجين وغاز الميثان 15 ٪ (نسبة احتراق فقط مع ما يكفي من الأوكسجين) 1 ٪
هيدروجين و 12 ٪ من الغاز مع مزيد من التحليل اكتشف كادي ومكفارلاند أن 1،84 ٪
من عينة الغاز والهليوم وهذا أظهر أنه على الرغم من ندرته الشاملة على الأرض وتركز
الهليوم بكميات كبيرة تحت السهول العظمى الأمريكية والمتاحة لاستخراج منتجا ثانويا
من الغاز الطبيعي إن أكبر احتياطيات من الهليوم كانت في حقول الغاز القريبة من جنوب
غرب ولاية كاندساس ومكن ذلك أصبحت الولايات المتحدة أكبر مورد في العالم في مجال
الهليوم بناءا على اقتراح من ريتشارد ثري لفال رعت الولايات المتحدة البحرية ثلاث
محطات صغيرة للهليوم التجريبية خلال الحرب العالمية الأولى والهدف هو تزويد بالونات
ابل مع أنها غير قابلة للاشتعال وأخف وزنا من الهواء والغازوقد سبق وأنتجت مجموعه
M3 200000 مكعب) من الهليوم 92 ٪ في البرنامج استخدمت بعض من هذا الغاز في
العالم للبحرية الأمريكية سي 7. استمر الإنتاج على الرغم من عدم وضعية عملية الاستخراج
المناسبة وذلك باستخدام درجات الحرارة المنخفضة في الوقت المناسب لتكون كبيرة خلال
الحرب العالمية الأولى. كان يستخدم في المقام الأول للهليوم الغاز زيادة على ذالك استخدام
هذا الطلب خلال الحرب العالمية الثانية فضلا عن مطالب لحام قوس محمية تعين على حكومة
الولايات المتحدة في عام 1925 بتزويد المناطيد العسكرية في زمن الحرب والمناطيد التجارية
في أوقات السلم. وبسبب الحصار العسكري الأمريكي ضد ألمانيا إن إ مدادات الهليوم صارت
مقيدة اضطرت لاستخدام الهيدروجين ورفع الغاز. وكان الاكتئاب في استخدام الهليوم بعد الحرب
العالمية الثانية ولكن تم توسيعه لضمان إمدادات من الهليوم السائل كمبرد لإنشاء الأوكسجين /
الهيدروجين وقود الصواريخ) خلال سباق الفضاء. وكان استخدام الهليوم في الولايات المتحدة
في عام 1965 أكثر من ثماني مرات في زمن الحرب ذروة الاستهلاك بعد "تعديلات أعمال الهليوم
لعام 1960" (القانون العام 86-777)تم حقن خليط هليوم النيتروجين وتخزينها في حقل غاز
الجرف لحين الحاجة إليه قد تم جمع مليار متر مكعب من الغازوالبلوغ كان 1.4 مليار دولار من
الديون مما دفع الكونغرس في الولايات المتحدة في 1996 للتخلص التدريجي من الاحتياطات
الناتجة 1996 " وجهت الولايات المتحدة وزارة الداخلية لبدء تفريغ الاحتياط بحلول عام 2005
إنتاج الهليوم بين عامي 1930 و 1945 بلغ نحو 98،3 ٪ نقية (2 ٪ النيتروجين) والتي كانت كافية
للمناطيد. في عام 1945 وأنتجت كمية صغيرة من الهليوم 99،9 ٪ للاستخدام لحام بحلول عام 1949
متاحة لسنوات عديدة تنتج الولايات المتحدة أكثر من 90 ٪ من الهليوم تجاريا صالحة للاستعمال في
العالم، في حين استخراج كندا، بولنداو روسيا ووغيرها من الدول المنتجة المتبقية. في منتصف 1990،
مصنع جديد في أرزيووالجزائر إنتاج 17 مليون متر مكعب (600 مليون قدم مكعب) وبدأت العملية مع
إنتاج ما يكفي لتغطية كل من الطلب في أوروبا. وفي غضون ذلك، بحلول عام 2000 كان استهلاك الهليوم
داخل الولايات المتحدة وإرتفع إلى أعلى من 15 مليون كيلوغرام سنويا.
في الفترة 2004 في -2006
محطتين إضافيتين واحدة في رأس Laffen قطر وأخرى في سكيكدة بالجزائر ولكن اعتبارا من أوائل
عام 2007 رأس يعمل بنسبة 50 ٪بسكيكدة بالجزائر وسرعان ما أصبحت ثاني أكبر منتج للهليومخلال
هذا الوقت، وزيادة الاستهلاك على حد سواء للهليوم وتكاليف إنتاج الهليوم في أسعار
الفترة 2002 حتى 2007وخلال عام 2008 رفعت أسعار نحو 50 ٪.