يعدّ الهيليوم ثاني أخفّ العناصر في الكون بعد الهيدروجين، كما أنه ثاني أكثر العناصر وفرةً في الكون، حيث يشكّل 24% من الكون بالنسبة لكتلة العناصر. بالنسبة لوفرته على الأرض فإن الهيليوم نادر الوجود طبيعيّاً، حيث يشكّل فقط 5.2 جزء من المليون بالنسبة للغلاف الجوي. للهيليوم عدّة نظائر لكنّ أكثر من 99% من الهيليوم على الأرض هو هيليوم-4، والذي تتألّف نواته من بروتونينونيوترونين اثنين.
يوجد غاز الهيليوم في بعض حقول الغاز الطبيعي بنسبة تصل إلى 7% حجماً، حيث يستخرج من هناك بواسطة التقطير التجزيئي. تجدر الإشارة إلى أن مصادر الهيليوم قابلة للنفاد، حيث أنّه العنصر الوحيد الذي لديه سرعة إفلات، أي أنه عندما يطلق في الغلاف الجوي فإنه يتسرّب إلى الفضاء الخارجي.[2][3][4]
في عام 1907، أظهر العالم إرنست رذرفورد مع توماس رويدز أن جسيم ألفا هو نواة الهيليوم، وذلك من خلال قيامه بالسماح لجسيمات ألفا أن تخترق جدار زجاجي رقيق لأنبوب التفريغ، مما أدّى إلى حدوث تفريغ للشحنة والذي سمح بدراسة طيف الغاز في الداخل.[16]
سُيّل الهيليوم لأول مرّة على يد الفيزيائي هايك كامرلينغ أونس عام 1908، وذلك بتبريد الغاز لأقل من درجة كلفن واحدة.[17] حاول أونس الحصول على الحالة الصلبة من الهيليوم بتخفيض درجة الحرارة، لكنه لم يتمكّن من ذلك، لأنه لا توجد للهيليوم نقطة ثلاثية يكون عندها توازن بين الحالات الثلاثة للمادة. بالرغم من ذلك، تمكّن تلميذ أونس الفيزيائي فيليم هندريك كيسوم من تصليب 1 سم3 من الهيليوم بتطبيق ضغط إضافي عند درجات حرارة منخفضة وذلك عام 1926.[18]
اكتشف وجود غاز الهيليوم مع الغاز الطبيعي في الأرض بكميات كافية للإنتاج عام 1903 أثناء التنقيب عن النفط في ديكستر في ولاية كانساس الأمريكية، حيث جمعت كمية من غاز غير قابل للاشتعال. بإجراء عملية تحليل للعيّنة في جامعة كانساس وجد أن الغاز يتألّف من 72% نيتروجين و15% ميثان و1% هيدروجين و12% من غاز لم يتعرّف عليه حينئذ.[6][21] بإجراء عملية بحث أعمق وجد هاميلتون كادي وديفد ماكفارلاند من جامعة كانساس أن 1.84% من العيّنة عبارة عن غاز الهيليوم.[22][23] أظهرت هذه الأبحاث أنّه على الرغم من ندرة وجود الهيليوم على الأرض فإنّه يتركّز تحت السهول الكبرى بكميّات كبيرة كافية كناتج ثانوي في عملية استخراج الغاز الطبيعي.[24]
هذه الوقائع جعلت من الولايات المتحدة أكبر مزوّد للهيليوم، وجرى الاستفادة من ذلك في الحرب العالميّة الأولى في تعبئة المناطيد الحاجزة بغاز أخف من الهواء مثل الهيدروجين، لكنّه غير قابل للاشتعال. بناءً على ذلك جرى استعمال الهيليوم في تجهيز المناطيد العسكريّة. أوّل منطاد استعمل لهذا الغرض سمّي U.S. Navy's C-7 وأقلعت أول رحلة تجريبيّة له من هامبتون رودز في ولاية فيرجينيا إلى قاعدة بولينغ فيلد العسكريّة في واشنطن في الأوّل من ديسمبر عام 1921.[25] استمرّ استخدام الهيليوم في المجال العسكري حتى الحرب العالميّة الثانيّة في عمليّات اللحام القوسي من أجل التجهيزات العسكريّة واستخدم كغاز لكشف التسريبات في عملية الانتشار الغازي أثناء تخصيب اليورانيوم لتصنيع القنبلة الذريّة في مشروع مانهاتن.[26]
إنّ تركيز الهيليوم في الغلاف الجوي للأرض يعادل 5.2 جزء في المليون، وهو يتركّز في طبقات الجو العليا من غلاف الأرض الجوي.[28][29] هذا التركيز الضئيل ثابت نسبياً في الغلاف الجوّي رغم الإنتاج المستمرّ للهيليوم، ويعود ذلك إلى انفلات الغاز من الغلاف الجوّي للأرض إلى الفضاء الخارجي وذلك بعدّة آليّات مقترحة.[30][31]
يدخل الهيليوم في تركيب الغلاف الغازي للعديد من الكواكب بنسب تظهر في الجدول التالي:
إنّ معظم الهيليوم الموجود على الأرض هو نتيجة الاضمحلال الإشعاعي للعناصر الثقيلة نتيجة إطلاق جسيمات ألفا2+He، والتي تتجمّع إلكتروناتها لتشكّل الهيليوم عندما تصطدم بالغلاف الصخري. لذلك يوجد الهيليوم بكميّات كبيرة نسبياً في تركيب عدّة معادن لليورانيوموالثوريوم بسبب إطلاقها لجسيمات ألفا أثناء اضمحلالها الإشعاعي مثل اليورانينيت (خاصةً الكليفيت، وهو أحد مشتقّات اليورانيتيت) والكارنوتيتوالمونازيت. على هذا الأساس ينتج سنوياً حوالي 3000 طن متري من الهيليوم عبر غلاف الأرض الصخري.[32][33][34] إنّ تركيز الهيليوم في القشرة الأرضية هو 8 جزء في البليون، وفي مياه البحار فقط حوالي 4 جزء في الترليون. توجد كمّيّات قليلة من الهيليوم في الينابيع المعدنيّة والغازات البركانيّةوالأحجار النيزكيّة.
إنّ المصدر الطبيعي الأكبر للهيليوم هو وجوده في بعض آبار الغاز الطبيعي نتيجة احتباسه تحت الطبقات الصخريّة للأرض. تختلف التراكيز حسب المواقع من عدّة أجزاء في المليون إلى حوالي 7% حجماً من كميّة الغاز المستخرجة كما في حقل الغاز في مقاطعة سان خوان في نيومكسيكو.[35][36]
الإنتاج
ينتج غاز الهيليوم بشكلٍ صناعي بعملية التقطير التجزيئي للغاز الطبيعي، والذي يمكن أن يوجد بنسبة تصل حتى 7% حجماً.[37] بما أن للهيليوم نقطة غليان أقلّ من أيّ عنصر كيميائي آخر، فإنّ تطبيق درجات حرارة منخفضة عند ضغوط مرتفعة يؤدي إلى تسييل الغازات الأخرى مثل النيتروجين والميثان. بعد ذلك تجري عملية تنقية لغاز الهيليوم بالتعريض المتتالي لدرجات حرارة منخفضة بحيث يضمن عدم بقاء أي أثر لغازات أخرى. كخطوة نهائية للتنقية يستعمل الفحم المنشّط مما يعطي نقاوة تصل إلى 99.995% وتدعى بنقاوة من الدرجة A.[7] إنّ الشائبة الرئيسيّة في الهيليوم من الدرجة A هو غاز النيون. في مرحلة الإنتاج النهائيّة يسيّل الهيليوم من خلال عمليات تبريد عميقة بحيث يكون على شكل هيليوم سائل، ممّا يسهّل من عمليات النقل.[38][39]
تعدّ الولايات المتّحدة الأمريكيّة أكبر منتج لغاز الهيليوم حيث أتت مرحلة كانت تنتج فيها أكثر من 90% من الاحتياج العالمي لهذا الغاز، وما تبقى تنتجه محطّات توجد في كندا وبولونيا وروسيا، بالإضافة إلى عدّة دول أخرى. إنّ معظم الهيليوم المستخرج في الولايات المتّحدة هو من حقل هيوغوتون للغاز في ولاية كانساس، بالإضافة إلى حقول أخرى في أوكلاهوما وفي حقل بانهاندل في تكساس.[38][40] للهيليوم استهلاك كبير في الولايات المتّحدة، ومنذ أوائل القرن العشرين فإن للولايات المتّحدة مخزون وطني من هذه الخامة. قُدّر استهلاك الولايات المتحدة من غاز الهيليوم عام 2000 بحوالي 15 مليون كغ سنوياً.[41] في منتصف التسعينات افتتحت محطّة جديدة لتوليد الهيليوم في مدينة أرزيو الجزائريّة لها القدرة على إنتاج 17 مليون متر مكعّب من غاز الهيليوم مما يغطّي الطلب الأوروبي من الهيليوم في السوق العالمي. وبين عامي 2004 و 2006 افتتحت محطّتان جديدتان لإنتاج الهيليوم وذلك في رأس لفان في قطر وفي مدينة سكيكدة في الجزائر. مع افتتاح محطّة سكيكدة أصبحت الجزائر ثاني منتج للهيليوم في السوق العالمي.[38] حسب إحصاءات أجريت عام 2008، فقد استخرج حوالي 169 مليون متر مكعّب من الهيليوم من الغاز الطبيعي وذلك بنسبة 78% من الولايات المتحدة الأمريكية و 10% من الجزائر ومعظم ما تبقّى تنتجه دول متعدّدة على رأسها روسياوبولونياوقطر.[42]
إنّ ازدياد الطلب العالمي على الهيليوم ومحدوديّة الإنتاج أدّيا إلى ارتفاع سعر إنتاج الهيليوم في العالم،[43] بحيث أنه بين عامي 2002 و 2007 ازداد سعر الهيليوم بمقدار الضعف.[44] نتيجة محدوديّة موارد الهيليوم تجري حالياً استخدام تقنيّات يطبق فيها انتشار للغاز الطبيعي الخام عبر أغشية نصف نفوذة من أجل استرجاع وتنقية الهيليوم.[45]
هنالك تسعة نظائر معروفة للهيليوم، اثنان منها فقط عبارة عن نظائر مستقرّة وهي هيليوم-44He وهيليوم-33He. يعدّ النظير هيليوم-4 هو النظير الطبيعي الأكثر وفرةً حيث أن 99.99986% من عنصر الهيليوم في الطبيعة هو هيليوم-4، وما تبقّى فهو هيليوم-3. إحصائيّاً هنالك ذرّة هيليوم-3 واحدة مقابل مليون ذرّة هيليوم-4.[6] ينتج النظير هيليوم-4 في الأرض كناتح لعمليّة اضمحلال ألفا للعناصر المشعّة الأثقل حيث تنتج جسيمات ألفا، والتي هي عبارة عن نوى هيليوم مشحونة. تتميّز نواة النظير هيليوم-4 بثباتيّة عاليّة لأن نويّاتها مرتّبة بشكل كامل في غلافها النووي. إنّ الكميّات النادرة للنظير هيليوم-3 موجودة في الطبيعة منذ نشأة الأرض، بالإضافة إلى هبوط كمّيّات مصدرها من الكون، والتي كانت محتجزة ضمن الغبار الكوني،[46] كما تنتج كمّيّات قليلة من الهيليوم-3 من اضمحلال بيتاللتريتيوم.[47]
خواص النظائر
3He
4He
الطاقة الساكنة (ميغا إلكترون فولت)
2809
3728
الكثافة كغ/م3
0.134
0.178
درجة الحرارة الحرجة (كلفن)
3.32
5.20
نقطة لامدا (كلفن)
0.0025
2.1768
الضغط عند الانصهار (ميغا إلكترون فولت) عند 0 كلفن
3.439
2.536
نقطة الانصهار (كلفن)
3.19
4.21
إنّ تفاوت نسبة النظيرين هيليوم-3 وهيليوم-4 في الصخور يستخدم من أجل تحديد عمر الصخور ومعرفة أصل منشأها في الغلاف الصخري للأرض.[46] إنّ نسبة النظير هيليوم-3 3He إلى هيليوم-4 4He
في الكون أعلى منها على الأرض بحوالي 100 مرّة وذلك في الوسط بين النجمي.[48] كما أنّ وفرته في النجوم كبيرة نسبياً نتيجة الاندماج النووي. إنّ المواد الكونيّة مثل الحطام الصخري للأقمار والأحجار النيزكية تحوي أيضاً نسب من هيليوم-3، والتي اصطحبتها الرياح الشمسيّة، كما أنّ سطح القمر يحوي الهيليوم-3 بتراكيز أعلى منها على سطح الأرض.[49][50]
إنّ مزيج من كمّيّتين متساويتين من 3He و 4He السائل تحت 0.8 كلفن سينفصل إلى طبقتين غير مزوجتين وذلك نتيجة لتباين الإحصاءات الكموميّة لهما، حيث أن 4He عبارة عن بوزون، في حين أنّ 3He فرميون.[51] يستفاد من خاصة عدم امتزاج هذين النظيرين في ثلاجة التمديد، حيث يمكن استخدام هذا التطبيق للحصول على درجات حرارة بحدود بضعة ميلي كلفن.[52]
الخواص الفيزيائيّة
الهيليوم في ميكانيكا الكم
من منظور ميكانيكا الكم فإنّ الهيليوم ثاني أبسط ذرّة يمكن إجراء نموذج لها بعد ذرّة الهيدروجين. يتألّف الهيليوم من نواة تتألّف من بروتونينونيوترونين اثنين، يحيط بهما إلكترونين اثنين في مداراتها الذريّة. حسب ميكانيك نيوتن التقليدي فإنه من غير الممكن تقديم حل رياضي تحليلي لنظام يتألّف من أكثر من جسيمين اثنين، وذلك حسب معضلة الأجسام الثلاث. بناءً على ذلك، تستخدم وسائل رياضيّة عدديّة عن طريق الكيمياء الحاسوبية لوضع نموذج ميكانيكي كمّي لارتباط إلكترونات الهيليوم بالنواة. رغم بساطة نموذج النواة ظاهرياً فإن معادلات معقّدة ضروريّة لوضع محاكاة لنموذج الذرّة الحقيقي.[53]
أطوار الهيليوم
إنّ الهيليوم في الأحوال العادية عبارة عن غاز، وعند درجات حرارة منخفضة عند نقطة انصهاره يصبح بالطور السائل. إلا أنّ الهيليوم هو العنصر الوحيد الذي لا يمكن الحصول على الطور الصلب منه تحت ظروف الضغط العادي. يجب رفع الضغط إلى قيم تصل نحو 2.5 ميغا باسكال عند درجات حرارة منخفضة جداً (أقل من 1.5 كلفن أي ما يعادل −272 °س).[54]
يشكّل الهيليوم الصلب بلّورات ولكن لا يمكن فصل الهيليوم الصلب عن السائل بصريّاً، لأن قرينة الانكسار لهما متقاربة جداً. للهيليوم الصلب قابلية انضغاط عالية، بحيث أنه من الممكن مخبريّاً إنقاص حجمه بأكثر من 30%.[55] تبلغ كثافة الهيليوم الصلب 0.214 ± 0.006 غ/سم3 عند 1.15 كلفن و 66 جو، والكثافة المتوقعة عند 0 كلفن وضغط قدره 25 بار هي 0.187 ± 0.009 غ/سم3.[56]
الطور الغازي وحالة البلازما
يكون الهيليوم في في الطور الغازي في أغلب الحالات، وذلك على شكل غاز أحادي الذرة وعديم اللون والرائحة. بسبب كتلته الذرّيّة المنخفضة فإنّ للهيليوم ناقليّةوسعة حراريّة أعلى من أيّ غاز آخر عدا الهيدروجين، كما أن معدل انتشاره في الأجسام الصلبة أعلى بثلاث مرات من الهواء وحوالي 65% من قيمة انتشار الهيدروجين.[7] لدى الهيليوم قرينة انكسار ثابتة مقارنة مع الغازات الأخرى بحيث أنه يستخدم كمادة قياسية لتصحيح الأخطاء في أجهزة قياس قرينة الانكسار للحالة الغازيّة.[57] عند درجات الحرارة العاديّة فإنّ للهيليوم معامل جول-طومسون سالب، ممّا يعني أنه يسخن عندما يسمح له بالتمدّد، وفقط عند درجة حرارة الانعكاس والتي تتراوح بين 32 و 50 كلفن عند ضغط مقداره 1 جوّ، فإنّ الهيليوم يبرد عندما يتمدّد.[7] عندما تخفّض درجة حرارة الهيليوم دون درجة الحرارة هذه فإنّ الهيليوم يمكن أن يسيّل عن طريق التبريد بالتمديد.
إنّ أغلب الهيليوم الكوني يكون في حالة البلازما، والتي لها خواص مختلفة تماماً عن الهيليوم الذرّي. في حالة البلازما لا ترتبط الإلكترونات بالنواة ممّا يؤدي إلى ازدياد الناقليّة الكهربائيّة، حتّى وإن كان الغاز مؤيّناً بشكل جزئي. إنّ الجسيمات المشحونة تتأثّر بالحقول الكهربائية والمغناطيسيّة، وهذا ما يحدث لجسيمات الهيليوم والهيدروجين في الكون في الرياح الشمسيّة عندما يحدث تأثير متبادل مع الغلاف المغناطيسي للأرض ممّا يؤدّي إلى تشكّل تيارات بيركلاندوالشفق القطبي.[58]
الطور السائل والميوعة الفائقة
هناك حالتين مختلفتين للهيليوم في الطور السائل تعرفان بحالة الهيليوم I و حالة الهيليوم II.
حالة الهيليوم I
عندما يكون الهيليوم دون نقطة غليانه والتي تبلغ 4.22 كلفن وفوق نقطة لامدا التي تبلغ 2.1768 كلفن، فإنّ الهيليوم يكون في حالة سائلة عديمة اللون تدعى حالة الهيليوم I.[7] إنّ الهيليوم في حالته السائلة هيليوم I له قرينة انكسار شبيهة بالغازات مقدارها 1.026، كما أن له لزوجة منخفضة جداً وكثافة تتراوح بين 0.145–0.125 غ/مل.[59]
حالة الهيليوم II
عندما تنخفض درجة حرارة الهيليوم السائل دون نقطة لامدا فإنه يبدأ بإظهار خواص غير عادية، وتدعى هذه الحالة هيليوم II. عندما يغلي الهيليوم وهو في الحالة II فإنه نتيجة لناقليته الحرارية المرتفعة لا يظهر فقاعات ولكن يتبخر بشكل مباشر من على السطح. هذه الحالة يمكن ملاحظتها في النظير هيليوم-4 كما يظهرها النظير هيليوم-3 ولكن بدرجات حرارة أقل مما هي عليه للهيليوم-4، ولا يعرف الكثير لحد الآن عن خواص الهيليوم-3 في الحالة II[7]
يظهر الهيليوم وهو في الحالة II خواص الميوعة الفائقة، بحيث أن لزوجته منخفضة جداً تقارب الصفر. لتفسير ذلك اقترحت إحدى النظريات وجود نموذج السائلين بالنسبة للهيليوم II، حيث يكون الهيليوم السائل دون نقطة لامدا مؤلفاً من مزيج من سائلين، الأوّل يحوي نسبة من ذرّات الهيليوم في الحالة الأرضيّة وتكون في حالة من الميوعة الفائقة وتتدفّق بدون أن يكون لها أي لزوجة، في حين أن القسم الثاني يحوي نسبة من ذرات الهيليوم في الحالة المثارة، والتي تتصرف كسائل عادي له لزوجة.[60]
من الخواص التي يظهرها الهيليوم وهو في حالة الميوعة الفائقة هي خاصيّة التسلق، حيث يمكن للهيليوم وهو في هذه الحالة أن يتسرّب ويتسلّق جدران الوعاء الذي يحويه حتى يصل إلى منطقة أسخن بحيث يتبخّر. يشكّل الهيليوم فائق الميوعة بذلك طبقة رقيقة (رقاقة) سماكتها حوالي 30 نانومتر وتدعى باسم رقاقة رولنRollin film، نسبةً إلى مكتشفها بيرنارد رولن.[7][61][62] نتيجةً للخواص التسلقيّة هذه للهيليوم فائق الميوعة فإنه من الصعوبة احتواء الهيليوم السائل.
الخواص الكيميائيّة
ينتمي الهيليوم إلى فصيلة الغازات النبيلة، وهو يحوي إلكترونين اثنين في طبقة غلاف التكافؤ الخارجيّة، بحيث أن المدارات الإلكترونية مكتملة 1S2، بالتالي فهو غاز خامل، وهو أقلّ الغازات النبيلة من حيث النشاط الكيميائي بعد النيون، وبالتالي ثاني أقل العناصر الكيميائيّة من حيث النشاط الكيميائي.[63] لا يبدي الهيليوم أيّ نشاط كيميائي تحت كافة الشروط الطبيعيّة.[55]
يكون الهيليوم على شكل أحادي الذرة في أغلب حالات المادة، كما أنه أقلّ غاز أحادي الذرة انحلاليّة (ذوبانيّة) في الماء،[64] ولا يسبقه بضعف الانحلاليّة في الماء إلا بعض الغازات مثل رباعي فلورو الميثان CF4وسداسي فلوريد الكبريت SF6وثماني فلورو حلقي البوتان C4F8 والتي لها انحلاليّة (معبّراً عنها بالكسر المولي) تعادل 0.3802 x2/10−5 و 0.4394 x2/10−5 و 0.2372 x2/10−5 على الترتيب، مقابل 0.70797 x2/10−5 للهيليوم.[65]
المركّبات الكيميائيّة
لا توجد مركّبات كيميائيّة للهيليوم في الظروف القياسيّة من الضغط ودرجة الحرارة، ولكن عندما يعرّض الهيليوم إلى ظروف غير طبيعيّة من الضغط أو نتيجة قذف إلكتروني لنواة الهيليوم فإنّه يمكن أن يشكّل مركّبات كيميائيّة غير مستقرّة تعرف باسم الثنائيات المثارة (إكسايمر) وذلك مع عناصر مثل التنغستن واليود والفلور والكبريت والفوسفور، وذلك عندما تخضع للتفريغ المتوهج أو القذف الإلكتروني.
تحت ظروف التفريغ المرتفعة في جهاز مطيافية الكتلة يمكن أن يتشكّل أيون هيدريد الهيليوم ولكنّه غير قابل للعزل.[66] إنّ +HeH في حالته الأرضيّة مستقرّ، ولكنه نشيط كيميائيّاً بشكل كبير جداً، بحيث يعدّ أقوى حمض وفق نظرية برونستد-لوري حيث أنه يمنح البروتون بشكل فوري عند تماسه مع أيّ جزيء أو مركب، وذلك بغضّ النظر عن التركيز. نظريّاً، يمكن أن توجد هناك مركبات أخرى للهيليوم مثل فلوروهيدريد الهيليوم HHeF، وذلك قياساً لمركب فلوروهيدريد الأرغون.[67] أظهرت حسابات الكيمياء النظريّة إمكانيّة وجود مركبات أخرى للهيليوم حاوية على رابطة هيليوم-أكسجين، والتي يمكن أن تكون مستقرّة.[68]
جرى مؤخراً حبس ذرة الهيليوم داخل قفص كربوني، وذلك عند تسخين الفوليرينات إلى درجات حرارة مرتفعة بوجود الهيليوم. يتشكّل حينها ما يعرف باسم الفوليرينات ذات السطح الداخلي endohedral fullerene، والتي تبقى محتوية على الهيليوم محتجزاً داخلها حتّى حين إجراء اشتقاق مركّبات كيميائيّة منها.[69] وفي حال استعمال النظير هيليوم-3 يمكن أن يكشف ذلك باستعمال مطيافية الرنين المغناطيسي النووي للهيليوم.[70] لا تعدّ هذه المركّبات مركّبات للهيليوم بالمعنى الحقيقي للكلمة، إذ لا توجد دلائل على حدوث نوع من الرابطة الكيميائيّة بينها وبين العناصر المحيطة بها، إلا أن هذه المركّبات لها خواص مميّزة عن غيرها، ولها صيغة ستوكيومتريّة خاصّة بها. يرمز لهذه المركّبات بالأسلوب التالي: He@C60.
الاستخدامات
يستخدم الهيليوم في عدة مجالات وتطبيقات بما يتناسب مع خواصه المميّزة، مثل انخفاض نقطة غليانهوكثافتهوانحلاليّته المنخفضة، بالإضافة إلى ناقليّته الحراريّة المرتفعة وخواصه الخاملة. بلغ الإنتاج العالمي من الهيليوم عام 2008 حوالي 32 مليون كغ (ما يعادل 193 مليون متر مكعّب)، وكان أكبر استهلاك له (حوالي 22%) في تبريد أجهزة المغناطيس فائق الموصلية المستخدمة في عدة تقنيّات مثل أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي.[71] إنّ مصادم الهدرونات الكبير في سرن CERN يستخدم حوالي 96 طن متري من الهيليوم السائل للحفاظ على درجات حرارة دون 1.9 كلفن.[72]
من إحدى التطبيقات الصناعيّة لغاز الهيليوم استخدامه في كشف التسريب في الأجهزة التي تستخدم تفريغ مرتفع مثل الحاويات المستخدمة في التبريد العميق، وذلك لأن الهيليوم ينتشر في الأجسام الصلبة أسرع بثلاث مرات من الهواء.[73] يوضع الجهاز المراد كشف التسريب فيه في حجرة تخلّى من الهواء وتملأ بالهيليوم، ويقاس الهيليوم الذي ينفد من مكان التسريب باستخدام أجهزة مخصصة لذلك. بالمقابل يمكن ملء الجهاز المراد كشف التسريب فيه بالهيليوم ويكشف عن مكان التسريب بجهاز يمرر يدويّاً على الجهاز بالكامل.[74]
لأنّ وزنه أخف من الهواء، يستخدم الهيليوم في ملء السفن الهوائيةوالمناطيد لتتمكّن من الطيران. على الرغم من أنّ الهيدروجين أخفّ من الهيليوم، لكنّه قابل للاشتعال، في حين أنّ الهيليوم لا يشتعل.
يدخل الهيليوم في تركيب غازات التنفس في أجهزة الغوص العميق، مثل تريمكسوهيليوكس، وذلك للتخفيف من الآثار التخديرية لغازات التنفس عند الضغوط المرتفعة.[75][76] وجد أنّ الغوص إلى أعماق دون 150 متر باستخدام أجهزة تنفس أكسجين-هيليوم تؤدّي إلى حدوث رعاش واضطراب في الوظائف الحسّيّة الحركيّة، ممّا يعدّ مؤشّراً على حدوث أعراض متلازمة الضغط العالي العصبي، أو ما يعرف باسم رعاش الهيليوم.[77] هذا الأثر يمكن أن يعود إلى حدّ ما نتيجة إضافة كمّيّات من غاز له خواص تخديريّة في الغطس مثل الهيدروجين أو النيتروجين إلى مزيج أكسجين-هيليوم.[78] في أعماق كهذه، وجد أن الكثافة المنخفضة للهيليوم لها دور في تخفيف المجهود المبذول للتنفس.[79]
يستخدم الهيليوم كوسط لتبادل الحرارة في بعض المفاعلات النوويّة المبرّدة بالغاز وذلك بسبب خموله الكيميائي وبسبب ناقليّته الحراريّة العاليّة، وعدم تأثره بالنيوترونات، ولعدم تشكيله نظائر مشعّة تحت شروط عمل المفاعل.[73]
إنّ استعمال الهيليوم يقلّل من الآثار المشوّشة في بعض المقاريب، والتي تحصل نتيجة تفاوت درجة الحرارة في الفراغ بين العدسات، وذلك بسبب الانخفاض الكبير لقيمة قرينة الانكسار بالنسبة للهيليوم.[7] تعد هذه طريقة عملية بالنسبة للمقاريب الشمسية التي تكون بحاجة إلى استخدام أنبوب تفريغ والذي غالباً ما يكون ثقيل الوزن.[82][83]
الاستنشاق والمخاطر
الآثار
إنّ الهيليوم في الشروط العادية عبارة عن غاز غير سام وليس له تأثير حيوي على جسم الإنسان عند التعرّض له. ولكن عندما يستنشق الهيليوم عن طريق الفم فإنّ له تأثير على الحبال الصوتيّة بحيث يظهر الصوت كأنه مُسرّع. سبب هذا الأثر أنّ سرعة الصوت في الهيليوم أسرع منها بثلاث مرات من الهواء. بما أنّ التردّد الأساسي لتجويف مملوء بغاز متناسب مع سرعة الصوت في هذا الغاز، لذلك فإنّه عندما يستنشق الهيليوم فإنّ هنالك ازدياد في رنينالمجرى الصوتي.[6][84] إنّ تردّدات الرنين العالية تسبّب اختلاف في طابع الصوت بحيث يظهر متسارعاً (مزقزق، كما يعرف أحياناً باسم صوت ميكي ماوس).[85] إنّ التأثير المعاكس بتخفيض تردّد الرنين يمكن الحصول عليه باستنشاق غاز كثيف مثل سداسي فلوريد الكبريت أو الزينون.
المخاطر
إنّ المبالغة في استنشاق الهيليوم لتحقيق أثره على الحبال الصوتيّة يمكن أن يكون خطراً، حيث يؤدّي إلى الاختناق لأنّه يحلّ محلّ الأكسجين اللازم لعمليّة التنفّس.[86] سجّلت حالات وفاة ناتجة عن المبالغة في استنشاق الهيليوم، من بينهم أطفال وبالغين.[87][88][89]
إنّ استنشاق الهيليوم مباشرةً من الأسطوانات المضغوطة خطر جداً، حيث يمكن أن يؤدّي إلى حدوث رضح ضغطي نتيجة معدّل السرعة العالي للهيليوم المتدفّق، والذي يمكن أن ينجم عنه تمزّق مميت لأنسجة الرئتين.[86][90]
ينبغي اتّباع إجراءات الأمان اللازمة عند التعامل مع الهيليوم السائل، لأنّ درجة الحرارة المنخفضة يمكن أن تؤدّي إلى عضة برد. كما ينبغي الانتباه إلى ضرورة ضبط الضغط لأنّ نسبة تمدد السائل-إلى-الغاز المرتفعة يمكن أن تؤدّي إلى حدوث انفجارات إن لم يكن هناك صمّامات ضغط متوفّرة.
^Kochhar, R. K. (1991). "French astronomers in India during the 17th – 19th centuries". Journal of the British Astronomical Association. ج. 101 ع. 2: 95–100. Bibcode:1991JBAA..101...95K.
^ ابجدهوزحEmsley, John (2001). Nature's Building Blocks. Oxford: Oxford University Press. ص. 175–179. ISBN:0-19-850341-5.
^ ابجدهوزحطClifford A. Hampel (1968). The Encyclopedia of the Chemical Elements. New York: Van Nostrand Reinhold. ص. 256–268. ISBN:0-442-15598-0.
^"Helium". Oxford English Dictionary. 2008. مؤرشف من الأصل في 2020-04-07. اطلع عليه بتاريخ 2008-07-20.
^Thomson, W. (1872). Frankland and Lockyer find the yellow prominences to give a very decided bright line not far from D, but hitherto not identified with any terrestrial flame. It seems to indicate a new substance, which they propose to call Helium. Rep. Brit. Assoc. xcix.
^Ramsay, William (1895). "On a Gas Showing the Spectrum of Helium, the Reputed Cause of D3، One of the Lines in the Coronal Spectrum. Preliminary Note". Proceedings of the Royal Society of London. ج. 58 ع. 347–352: 65–67. DOI:10.1098/rspl.1895.0006.
^Ramsay, William (1895). "Helium, a Gaseous Constituent of Certain Minerals. Part I". Proceedings of the Royal Society of London. ج. 58 ع. 347–352: 80–89. DOI:10.1098/rspl.1895.0010.
^Ramsay, William (1895). "Helium, a Gaseous Constituent of Certain Minerals. Part II--". Proceedings of the Royal Society of London. ج. 59 ع. 1: 325–330. DOI:10.1098/rspl.1895.0097.
^Langlet, N. A. (1895). "Das Atomgewicht des Heliums". Zeitschrift für anorganische Chemie (بالألمانية). 10 (1): 289–292. DOI:10.1002/zaac.18950100130.
^McFarland, D. F. (1903). "Composition of Gas from a Well at Dexter, Kan". Transactions of the Kansas Academy of Science. ج. 19: 60–62. DOI:10.2307/3624173. JSTOR:3624173.
^Cady, H.P.; McFarland, D. F. (1906). "Helium in Kansas Natural Gas". Transactions of the Kansas Academy of Science. ج. 20: 80–81. DOI:10.2307/3624645. JSTOR:3624645.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
^Emme, Eugene M. comp.، المحرر (1961). "Aeronautics and Astronautics Chronology, 1920–1924". Aeronautics and Astronautics: An American Chronology of Science and Technology in the Exploration of Space, 1915–1960. Washington, D.C.: NASA. ص. 11–19. مؤرشف من الأصل في 2019-07-14. اطلع عليه بتاريخ 2008-07-20.
^"The Atmosphere: Introduction". JetStream – Online School for Weather. National Weather Service. 29 أغسطس 2007. مؤرشف من الأصل في 2008-01-13. اطلع عليه بتاريخ 2008-07-12.
^Lie-Svendsen, Ø.; Rees, M. H. (1996). "Helium escape from the terrestrial atmosphere: The ion outflow mechanism". Journal of Geophysical Research. ج. 101 ع. A2: 2435–2444. Bibcode:1996JGR...101.2435L. DOI:10.1029/95JA02208.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
^Zartman, R. E.؛ Wasserburg، G. J.؛ Reynolds، J. H. (1961). "Helium Argon and Carbon in Natural Gases". Journal of Geophysical Research. ج. 66 ع. 1: 277–306. Bibcode:1961JGR....66..277Z. DOI:10.1029/JZ066i001p00277.
^Winter, Mark (2008). "Helium: the essentials". University of Sheffield. مؤرشف من الأصل في 2019-04-04. اطلع عليه بتاريخ 2008-07-14.
^ ابجSmith, E. M.; Goodwin, T. W.; Schillinger, J. (2003). "Challenges to the Worldwide Supply of Helium in the Next Decade". Advances in Cryogenic Engineering. 49. ج. A ع. 710: 119–138. DOI:10.1063/1.1774674.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
^Cai, Z.؛ وآخرون (2007). Modelling Helium Markets(PDF). University of Cambridge. مؤرشف من الأصل(PDF) في 2009-03-26. اطلع عليه بتاريخ أكتوبر 2020. {{استشهاد بمنشورات مؤتمر}}: تحقق من التاريخ في: |تاريخ الوصول= (مساعدة) وExplicit use of et al. in: |مؤلف= (مساعدة)
^Pierce, A.P., Gott, G.B., and Mytton, J.W., Uranium and Helium in the Panhandle Gas Field Texas, and Adjacent Areas,Geological Survey Professional Paper 454-G, Washington:US Government Printing Office, 1964
^"Helium"(PDF). Mineral Commodity Summaries. U.S. Geological Survey. 2009. ص. 74–75. مؤرشف من الأصل(PDF) في 2019-01-10.
^Kaplan، Karen H. (يونيو 2007). "Helium shortage hampers research and industry". Physics Today. American Institute of Physics. ج. 60 ع. 6: 31–32. Bibcode:2007PhT....60f..31K. DOI:10.1063/1.2754594.
^Basu، Sourish (أكتوبر 2007). Yam، Philip (المحرر). "Updates: Into Thin Air". Scientific American. Scientific American, Inc. ج. 297 رقم 4. ص. 18. مؤرشف من الأصل في 2013-03-11. اطلع عليه بتاريخ 2008-08-04.
^Belyakov, V.P.; Durgar'yan, S. G.; Mirzoyan, B. A. (1981). "Membrane technology—A new trend in industrial gas separation". Chemical and Petroleum Engineering. ج. 17 ع. 1: 19–21. DOI:10.1007/BF01245721.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
^ ابAnderson, Don L.; Foulger, G. R.; Meibom, A. (2 سبتمبر 2006). "Helium Fundamentals". MantlePlumes.org. مؤرشف من الأصل في 2019-04-22. اطلع عليه بتاريخ 2008-07-20.{{استشهاد ويب}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
^Zastenker G. N. (2002). "Isotopic Composition and Abundance of Interstellar Neutral Helium Based on Direct Measurements". Astrophysics. ج. 45 ع. 2: 131–142. Bibcode:2002Ap.....45..131Z. DOI:10.1023/A:1016057812964.
^"Lunar Mining of Helium-3". Fusion Technology Institute of the University of Wisconsin-Madison. 19 أكتوبر 2007. مؤرشف من الأصل في 2019-03-27. اطلع عليه بتاريخ 2008-07-09.
^Weiss, Ray F. (1971). "Solubility of helium and neon in water and seawater". J. Chem. Eng. Data. ج. 16 ع. 2: 235–241. DOI:10.1021/je60049a019.
^Scharlin, P.; Battino, R. Silla, E.; Tuñón, I.; Pascual-Ahuir, J. L. (1998). "Solubility of gases in water: Correlation between solubility and the number of water molecules in the first solvation shell". Pure & Appl. Chem. ج. 70 ع. 10: 1895–1904. DOI:10.1351/pac199870101895.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
^Hiby, Julius W. (1939). "Massenspektrographische Untersuchungen an Wasserstoff- und Heliumkanalstrahlen 3+H, 2-H, +HeH, +HeD, -He)". Annalen der Physik. ج. 426 ع. 5: 473–487. Bibcode:1939AnP...426..473H. DOI:10.1002/andp.19394260506.
^Wong, Ming Wah (2000). "Prediction of a Metastable Helium Compound: HHeF". Journal of the American Chemical Society. ج. 122 ع. 26: 6289–6290. DOI:10.1021/ja9938175.
^Grochala، W. (2009). "On Chemical Bonding Between Helium and Oxygen". Polish Journal of Chemistry. ج. 83: 87–122.
^ ابGrassberger, Martin; Krauskopf, Astrid (2007). "Suicidal asphyxiation with helium: Report of three cases Suizid mit Helium Gas: Bericht über drei Fälle". Wiener Klinische Wochenschrift (بGerman & English). 119 (9–10): 323–325. DOI:10.1007/s00508-007-0785-4. PMID:17571238.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link) صيانة الاستشهاد: لغة غير مدعومة (link)
The following is a list of game boards of the Parker Brothers/Hasbro board game Monopoly adhering to a particular theme or particular locale in North America, excluding the United States, which has its own list. Lists for other regions can be found here. The game is licensed in 103 countries and printed in 37 languages.[1] Canada Major streets from cities across the country; from cheap to expensive: St. John's, Fredericton, Charlottetown, Halifax, Quebec City, Montreal, Ottawa, Missi...
Direktorat Jenderal Bimbingan Masyarakat Islam Kementerian Agama Republik IndonesiaSusunan organisasiDirektur JenderalProf. Dr. Phil. H. Kamaruddin Amin, MA.[1][2]Sekretaris DitjenH. Muhammad Fuad, S.Sos, M.Sc.Direktur Urusan Agama Islam dan Pembinaan SyariahDr. H. Adib, M.Ag.Direktur Bina Kantor Urusan Agama dan Keluarga SakinahH. Zainal Mustamin, S.Ag, MA.Direktur Penerangan Agama IslamDr. H. Ahmad Zayadi, M.Pd.Direktur Pemberdayaan Zakat dan WakafDrs. H. Tarmizi, MA. Kantor...
Matriks rongga yang didapatkan ketika menyelesaikan metode elemen hingga dalam dua dimensi. Elemen matriks yang tidak bernilai nol ditandai oleh warna hitam. Dalam analisis numerik dan komputasi, matriks rongga adalah matriks yang sebagian besar elemennya bernilai nol. Sebaliknya, jika sebagian besar elemennya bukan nol, maka matriks tersebut dianggap padat. Tidak ada definisi pasti berapa banyak elemen nol yang diperlukan untuk matriks dianggap rongga, namun kriteria yang sering digunakan ad...
كأس بلغاريا 2015–16 تفاصيل الموسم كأس بلغاريا النسخة 94 البلد بلغاريا التاريخ بداية:23 سبتمبر 2015 نهاية:24 مايو 2016 المنظم اتحاد بلغاريا لكرة القدم البطل سسكا صوفيا مباريات ملعوبة 33 عدد المشاركين 32 كأس بلغاريا 2014–15 كأس بلغاريا 2016–17 تعديل مصد...
Neri Marcorè alla Festa del Cinema di Roma 2010 Neri Marcorè (Porto Sant'Elpidio, 31 luglio 1966) è un attore, imitatore, doppiatore, conduttore televisivo e radiofonico e cantante italiano. Indice 1 Biografia 2 Vita privata 3 Onorificenze 4 Imitazioni 5 Filmografia 5.1 Attore 5.1.1 Lungometraggi 5.1.2 Televisione 5.1.3 Cortometraggi 5.1.4 Documentari 5.2 Regista 6 Programmi TV 7 Teatro 8 Doppiaggio 8.1 Film 8.2 Film d’animazione 8.3 Serie televisive 8.4 Serie d'animazione 8.5 Film TV 8....
Api unggun sewaktu berkemah Api unggun adalah api di luar ruang yang didapat dari sengaja menyalakan kayu bakar, potongan kayu, atau kumpulan dahan, ranting, jerami, atau daun-daun kering. Pramuka, pecinta alam, atau peminat kegiatan alam bebas sering membuat api unggun sewaktu berkemah atau melakukan kegiatan di alam terbuka. Api unggun dinyalakan dengan maksud untuk menjaga diri dari binatang buas, menghangatkan diri, isyarat keadaan bahaya, atau sebagai perapian untuk memasak makanan. Sewa...
Romanian writer This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed.Find sources: Panait Istrati – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (January 2016) (Learn how and when to remove this message) Panait Istrati (1927) Panait Istrati (Romanian: [panaˈit isˈtrati]; sometimes rendered as Panaït Istrati; August 1...
Pour les articles homonymes, voir Orly (homonymie). Orly La mairie. Blason Logo Administration Pays France Région Île-de-France Département Val-de-Marne Arrondissement L'Haÿ-les-Roses Intercommunalité Métropole du Grand ParisEPT Grand-Orly Seine Bièvre Maire Mandat Imène Souid-Ben Cheikh 2023-2026 Code postal 94310 Code commune 94054 Démographie Gentilé Orlysiens Populationmunicipale 24 482 hab. (2021 ) Densité 3 659 hab./km2 Géographie Coordonnées 48° ...
تم اكتشاف نقش أم الجمال الأول من قبل المستشرق الألماني أ. لتمان في بدايات القرن الماضي، في منطقة أم الجمال جنوب دمشق. وقد قدر تأريخ النقش من قبل مكتشفه بين العامين 250 و270 ميلادي.[1] ويسميه البعض نقش أم الجمال الأول أو النبطي لتفريقه عن نقش أم الجمال بالحروف العربية الذي اك�...
National Highway in Bangladesh N2Dhaka–Sylhet HighwaySylhet–Tamabil HighwayMap of the N2 in redRoute informationPart of AH1 AH2 Maintained by Bangladesh Road Transport AuthorityLength287 km[1] (178 mi)Major junctionsSouth end KanchpurMajor intersections List N1 in KanchpurR201 in TaraboZ1090 in BorpaR202 in BhultaN105 in BhultaR203 in BhultaR301 in PachdonaR210 in ShahepratapR211 in ItakholaR360 in BhairabN102 in SarailR220 in SarailN204 in JagadishpurR240 &...
Look up F or f in Wiktionary, the free dictionary. F is the sixth letter of the Latin alphabet. F may also refer to: Science and technology Mathematics F or f, the number 15 in hexadecimal and higher positional systems pFq, the hypergeometric function F-distribution, a continuous probability distribution F-test, a statistical test f, SI prefix femto, factor 10−15 F, Fibonacci number Computing and engineering F (programming language), a subset of Fortran 95 F Sharp (programming lan...
British Conservative politician The subject of this article is standing for re-election to the House of Commons of the United Kingdom on 4 July, and has not been an incumbent MP since Parliament was dissolved on 30 May. Some parts of this article may be out of date during this period. Please feel free to improve this article (but note that updates without valid and reliable references will be removed) or discuss changes on the talk page. The Right HonourableMel StrideOfficial portra...
Process of offering goods or services up for bids Auctioneer redirects here. For the DC Comics supervillain, see Auctioneer (comics). Part of a series onAuctions Types All-pay Chinese Amsterdam Anglo-Dutch Barter double Best/not best Brazilian Calcutta Candle Click-box bidding Combinatorial Common value Deferred-acceptance Discriminatory price Double Dutch English Forward French Generalized first-price Generalized second-price Japanese Knapsack Multi-attribute Multiunit No-reserve Rank Revers...
В Википедии есть статьи о других людях с фамилией Курье. Поль-Луи Курье Дата рождения 4 января 1772(1772-01-04)[1][2][…] Место рождения Париж, Королевство Франция Дата смерти 10 апреля 1825(1825-04-10)[1][2][…] (53 года) Место смерти Эндр и Луара, Центр — Долина Луары, метро...
ƏlibəyqışlaqMunisipalitasƏlibəyqışlaqKoordinat: 41°24′41″N 48°32′23″E / 41.41139°N 48.53972°E / 41.41139; 48.53972Negara AzerbaijanRayonQubaPopulasi[butuh rujukan] • Total881Zona waktuUTC+4 (AZT) • Musim panas (DST)UTC+5 (AZT) Əlibəyqışlaq (juga Alibekkyshlakh dan Alibeykyshlak) adalah sebuah desa dan munisipalitas di Rayon Quba, Azerbaijan. Desa ini memiliki penduduk berjumlah 881 jiwa. Referensi Əlibəyqı...
Hong Kong political slogan Liberate Hong Kong, revolution of our timesTraditional Chinese光復香港,時代革命Simplified Chinese光复香港,时代革命Cantonese YaleGwōngfuhk Hēunggóng, sìhdoih gaakmihng TranscriptionsStandard MandarinHanyu PinyinGuāngfù Xiānggǎng, shídài gémìngYue: CantoneseYale RomanizationGwōngfuhk Hēunggóng, sìhdoih gaakmihngJyutpingGwong1fuk6 Hoeng1gong2, si4doi6 gaak3ming6 A flag with the slogan at an anti-extradition bill protest Lib...
История Мьянмы[п] Древнейшая история (11 000—200 до н. э.) Пью (200 до н. э. — 1050 н. э.) Монские царства (825?—1057) Араканские царства (788?—1406) Династия Паган (849—1297) Монгольское завоевание Бирмы Период враждующих царств Верхняя Бирма[англ.] (1297—1555) Мьинсайн и Пинья (1297—1364)...
Jim LovellAstronauta della NASANazionalità Stati Uniti StatusRitirato Data di nascita25 marzo 1928 Selezione17 settembre 1962(gruppo 2 NASA) Primo lancio4 dicembre 1965 Ultimo atterraggio17 aprile 1970 Altre attivitàPilota collaudatore Tempo nello spazio29 giorni, 19 ore e 3 minuti Missioni Gemini 7 Gemini 12 Apollo 8 Apollo 13 Data ritiromarzo 1973 Modifica dati su Wikidata · Manuale James Arthur Lovell Jr., detto Jim (Cleveland, 25 marzo 1928), è un astronauta statunitense del...
Men's quadruple scullsat the Games of the XXVIII OlympiadCompetitors52 from 13 nationsMedalists Nikolay SpinyovIgor KravtsovAleksey SvirinSergey Fedorovtsev Russia David KopřivaTomáš KarasJakub HanákDavid Jirka Czech Republic Serhiy GrinSerhiy BiloushchenkoOleh LykovLeonid Shaposhnykov Ukraine← 20002008 → Rowing at the2004 Summer OlympicsSingle scullsmenwomenCoxless pairmenwomenDouble scullsmenwomenLwt double scullsmenwomenCoxless fourmenQ...