هلیوم

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
(تغییرمسیر از هلیم)
پرش به ناوبری پرش به جستجو
هلیوم، 2He
الگو:Infobox element/symbol-to-top-image/alt
هلیوم درخشان با درجه خلوص بالا
هلیوم
تلفظ‎/ˈhiːliəm/‎ ​(HEE-lee-əm)
ظاهرگاز بی‌رنگ، هنگامی که در یک میدان الکتریکی با ولتاژ بالا قرار گیرد رنگی نارنجی مایل به قرمز خواهد داشت.
جرم اتمی استاندارد Ar, استاندارد(He)۴٫۰۰۲۶۰۲(۲)[۱]
هلیوم در جدول تناوبی
Element 1: هیدروژن (H), Other non-metal
Element 2: هلیوم (He), Noble gas
Element 3: لیتیم (Li), Alkali metal
Element 4: برلیم (Be), Alkaline earth metal
Element 5: بور (B), Metalloid
Element 6: کربن (C), Other non-metal
Element 7: نیتروژن (N), Halogen
Element 8: اکسیژن (O), Halogen
Element 9: فلوئور (F), Halogen
Element 10: نئون (Ne), Noble gas
Element 11: سدیم (Na), Alkali metal
Element 12: منیزیم (Mg), Alkaline earth metal
Element 13: آلومینیم (Al), Other metal
Element 14: سیلسیم (Si), Metalloid
Element 15: فسفر (P), Other non-metal
Element 16: گوگرد (S), Other non-metal
Element 17: کلر (Cl), Halogen
Element 18: آرگون (Ar), Noble gas
Element 19: پتاسیم (K), Alkali metal
Element 20: کلسیم (Ca), Alkaline earth metal
Element 21: اسکاندیم (Sc), Transition metal
Element 22: تیتانیم (Ti), Transition metal
Element 23: وانادیم (V), Transition metal
Element 24: کروم (Cr), Transition metal
Element 25: منگنز (Mn), Transition metal
Element 26: آهن (Fe), Transition metal
Element 27: کبالت (Co), Transition metal
Element 28: نیکل (Ni), Transition metal
Element 29: مس (Cu), Transition metal
Element 30: روی (Zn), Other metal
Element 31: گالیم (Ga), Other metal
Element 32: ژرمانیم (Ge), Metalloid
Element 33: آرسنیک (As), Metalloid
Element 34: سلنیم (Se), Other non-metal
Element 35: برم (Br), Halogen
Element 36: کریپتون (Kr), Noble gas
Element 37: روبیدیم (Rb), Alkali metal
Element 38: استرانسیم (Sr), Alkaline earth metal
Element 39: ایتریم (Y), Transition metal
Element 40: زیرکونیم (Zr), Transition metal
Element 41: نیوبیم (Nb), Transition metal
Element 42: مولیبدن (Mo), Transition metal
Element 43: تکنسیم (Tc), Transition metal
Element 44: روتنیم (Ru), Transition metal
Element 45: رودیم (Rh), Transition metal
Element 46: پالادیم (Pd), Transition metal
Element 47: نقره (Ag), Transition metal
Element 48: کادمیم (Cd), Other metal
Element 49: ایندیم (In), Other metal
Element 50: قلع (Sn), Other metal
Element 51: آنتیموان (Sb), Metalloid
Element 52: تلوریم (Te), Metalloid
Element 53: ید (I), Halogen
Element 54: زنون (Xe), Noble gas
Element 55: سزیم (Cs), Alkali metal
Element 56: باریم (Ba), Alkaline earth metal
Element 57: لانتان (La), Lanthanoid
Element 58: سریم (Ce), Lanthanoid
Element 59: پرازئودیمیم (Pr), Lanthanoid
Element 60: نئودیمیم (Nd), Lanthanoid
Element 61: پرومتیم (Pm), Lanthanoid
Element 62: ساماریم (Sm), Lanthanoid
Element 63: اروپیم (Eu), Lanthanoid
Element 64: گادولینیم (Gd), Lanthanoid
Element 65: تربیم (Tb), Lanthanoid
Element 66: دیسپروزیم (Dy), Lanthanoid
Element 67: هولمیم (Ho), Lanthanoid
Element 68: اربیم (Er), Lanthanoid
Element 69: تولیم (Tm), Lanthanoid
Element 70: ایتربیم (Yb), Lanthanoid
Element 71: لوتتیم (Lu), Lanthanoid
Element 72: هافنیم (Hf), Transition metal
Element 73: تانتال (Ta), Transition metal
Element 74: تنگستن (W), Transition metal
Element 75: رنیم (Re), Transition metal
Element 76: اوسمیم (Os), Transition metal
Element 77: ایریدیم (Ir), Transition metal
Element 78: پلاتین (Pt), Transition metal
Element 79: طلا (Au), Transition metal
Element 80: جیوه (Hg), Other metal
Element 81: تالیم (Tl), Other metal
Element 82: سرب (Pb), Other metal
Element 83: بیسموت (Bi), Other metal
Element 84: پولونیم (Po), Other metal
Element 85: آستاتین (At), Metalloid
Element 86: رادون (Rn), Noble gas
Element 87: فرانسیم (Fr), Alkali metal
Element 88: رادیم (Ra), Alkaline earth metal
Element 89: آکتینیم (Ac), Actinoid
Element 90: توریم (Th), Actinoid
Element 91: پروتاکتینیم (Pa), Actinoid
Element 92: اورانیم (U), Actinoid
Element 93: نپتونیم (Np), Actinoid
Element 94: پلوتونیم (Pu), Actinoid
Element 95: امریسیم (Am), Actinoid
Element 96: کوریم (Cm), Actinoid
Element 97: برکلیم (Bk), Actinoid
Element 98: کالیفرنیم (Cf), Actinoid
Element 99: اینشتینیم (Es), Actinoid
Element 100: فرمیم (Fm), Actinoid
Element 101: مندلیفیم (Md), Actinoid
Element 102: نوبلیم (No), Actinoid
Element 103: لارنسیم (Lr), Actinoid
Element 104: رادرفوردیم (Rf), Transition metal
Element 105: دوبنیم (Db), Transition metal
Element 106: سیبورگیم (Sg), Transition metal
Element 107: بوهریم (Bh), Transition metal
Element 108: هاسیم (Hs), Transition metal
Element 109: مایتنریم (Mt)
Element 110: دارمشتادیم (Ds)
Element 111: رونتگنیم (Rg)
Element 112: کوپرنیسیم (Cn), Other metal
Element 113: نیهونیم (Nh)
Element 114: فلروویم (Fl)
Element 115: مسکوویم (Mc)
Element 116: لیورموریم (Lv)
Element 117: تنسین (Ts)
Element 118: اوگانسون (Og)
 –
↑
He
↓
نئون
هیدروژن ← هلیوم → لیتیم
عدد اتمی (Z)2
گروه۱۸
دورهدوره ۱
بلوکبلوک-s
دسته گاز نجیب
آرایش الکترونی1s2
لایه الکترونی۲
ویژگی‌های فیزیکی
فاز در STPگاز
نقطه ذوب۰٫۹۵ کلوین ​
(−۲۷۲٫۲۰ سانتی‌گراد ​) (at 2.5 MPa)
نقطه جوش۴٫۲۲۲ کلوین ​
(−۲۶۸٫۹۲۸ سانتی‌گراد ​)
چگالی
(در STP)		۰٫۱۷۸۶ g/L
در حالت مایع (at m.p.)۰٫۱۴۵ g/cm3
در حالت مایع (در b.p.)۰٫۱۲۵ g/cm3
نقطه سه‌گانه۲٫۱۷۷ K, ​۵٫۰۴۳ kPa
نقطه بحرانی۵٫۱۹۵۳ K, ۰٫۲۲۷۴۶ MPa
آنتالپی ذوب۰٫۰۱۳۸ ژول بر مول
آنتالپی تبخیر۰٫۰۸۲۹ kJ/mol
ظرفیت حرارتی مولی۲۰٫۷۸ J/(mol·K)[۲]
فشار بخار (defined by ITS-90)
فشار (Pa) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱ K ۱۰ K ۱۰۰ K
در دمای (K) ۱٫۲۳ ۱٫۶۷ ۲٫۴۸ ۴٫۲۱
ویژگی‌های اتمی
عدد اکسایش0
الکترونگاتیویمقیاس پائولینگ: no data
انرژی یونش
  • 1st: ۲۳۷۲٫۳ kJ/mol
  • 2nd: ۵۲۵۰٫۵ kJ/mol
شعاع کووالانسی۲۸ پیکومتر
شعاع واندروالسی۱۴۰ pm
Color lines in a spectral range
خطوط طیف نوری هلیوم
دیگر ویژگی‌ها
ساختار بلوری ​hexagonal close-packed (hcp)
Hexagonal close-packed ساختار کریستالی برای هلیوم
سرعت صوت۹۷۲ متر بر ثانیه
رسانندگی گرمایی۰٫۱۵۱۳ W/(m·K)
مغناطیسدیامغناطیس[۳]
پذیرفتاری مغناطیسی−1.88·10−6 cm3/mol (298 K)[۴]
شماره ثبت سی‌ای‌اس۷۴۴۰-۵۹-۷
تاریخچه
ناماز واژهٔ یونانی هلیوس به معنای «ایزد خورشید» گرفته شده‌است
کشفژول ژانسن، نورمن لاکیر (۱۸۶۸)
نخستین جداسازیویلیام رمزی، پر تئودر کلیو، نیلز آبراهام لانگلت (۱۸۹۵)
ایزوتوپ‌های اصلی هلیوم
ایزوتوپ وفور طبیعی نیمه‌عمر (t۱/۲) واپاشی هسته‌ای محصول واپاشی
3He ۰٫۰۰۰۲٪ ضریب ایزوتوپ پایدار با ۱ نوترون
4He ۹۹٫۹۹۹۸٪ پایدار با ۲ نوترون
رده رده: هلیوم
| منابع اطلاعاتی عناصر شیمیایی

هِلیوم یا هلیُم (به انگلیسی: Helium) با نشان شیمیایی He یک عنصر شیمیایی با عدد اتمی ۲ و وزن اتمی ۴٫۰۰۲۶۰۲ است. این عنصر، بی‌بو، بی‌رنگ، بی‌مزه، غیرسمّی و از دیدگاه شیمیایی بی‌اثر و تک اتمی است که در جدول تناوبی در بالای گروه گازهای نجیب جا دارد.[الف] دمای ذوب و جوش این ماده در میان دیگر عنصرها بسیار پایین است، به‌همین دلیل در دمای اتاق و البته در بیشتر موارد به صورت گازی است مگر این‌که تحت شرایط بسیار ویژه‌ای قرار داشته باشد.

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 کیهان، هلیوم-۴ است و گمان 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. دو 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 کانی اورانیم است، به‌دست 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 تخلیه‌کننده‌است. 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.[۱۱] 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 دو 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.

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 به‌دست آمده‌است. هلیوم به‌دست 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.

تاریخچه[ویرایش]

اکتشافات علمی[ویرایش]

ویلیام رمزی، کاشف هلیوم بر روی زمین
نمونه‌ای از کلویت که رمزی از آن برای تهیه اولین محصول هلیوم خالص، استفاده کرد.[۱۲]

نخستین نشانهٔ هلیوم در ۱۸ اوت سال ۱۸۶۸ به صورت یک میلهٔ زرد رنگ در طول موج ۵۸۷٫۴۹ نانومتر در طیف‌سنجی فام‌سپهر خورشید دیده شد. این خط زرد رنگ را ستاره‌شناس فرانسوی ژول ژانسن در هنگام یک خورشیدگرفتگی کامل در گونتور هند شناسایی کرد.[۱۳][۱۴] نخست گمان برده شد که شاید این خط زرد، سدیم است. در ۲۰ اکتبر همان سال، ستاره‌شناس انگلیسی، نورمن لاکیر یک خط زرد رنگ در طیف‌سنجی نور خورشید پیدا کرد و چون این خط نزدیک به خط‌های شناخته شدهٔ D۱ و D۲ سدیم بود، آن را D۳ خط‌های فرانهوفر نامید.[۱۵] او حدس زد که این خط باید توسط یک عنصر درون خورشید که در زمین ناشناخته‌است، پدید آمده باشد. لاکیر و شیمی‌دان انگلیسی ادوارد فرانکلند واژهٔ یونانی ایلیوس[a] (یا هلیوس) به معنی «خورشید» را برای این عنصر برگزیدند.[۱۶][۱۷]

در ۱۸۸۱، فیزیک‌دان ایتالیایی، لوئیجی پالمیری، هنگامی که خط‌های طیفی D۳ گدازههای آتشفشان وزوو را پردازش می‌کرد توانست برای نخستین بار هلیوم را در زمین شناسایی کند.[۱۸]

در ۲۶ مارس ۱۸۹۵ شیمی‌دان اسکاتلندی ویلیام رمزی توانست، هلیوم کانی کلویت را با کمک اسیدهای معدنی، به دام اندازد. کلویت، آمیخته‌ای از اورانینیت و دست کم ۱۰٪ عنصرهای خاکی کمیاب است. رمزی در جستجوی آرگون بود اما پس از جداسازی نیتروژن و اکسیژن از گاز آزاد شده با کمک اسید سولفوریک، در طیف‌سنجی خود به یک خط زرد روشن رسید که با خط D۳ دیده شده در طیف‌سنجی خورشید هماهنگ بود.[۱۵][۱۹][۲۰][۲۱] این نمونه‌ها از سوی لاکیر و فیزیک‌دان بریتانیایی، ویلیام کروکز به عنوان هلیوم شناسایی شد. در همان سال به صورت مستقل، دو شیمی‌دان با نام‌های پر تئودر کلیو و نیلز آبراهام لانگلت، در اوپسالای سوئد توانستند هلیوم کلویت را به دام اندازند. آن‌ها به اندازهٔ کافی این گاز را جمع‌آوری کردند که بشود وزن اتمی آن را دقیق به‌دست‌آورد.[۱۴][۲۲][۲۳] دانشمند آمریکایی زمین‌شیمی، ویلیام فرانسیس هیله‌براند پیش از دست‌آورد رمزی، هنگام طیف‌سنجی نمونه کانی‌های اورانینیت دریافته بود که خط‌های طیفی غیرمعمولی در نتیجه‌هایش پیدا می‌شود. اما هیلبرند گمان کرد که این خط‌های طیفی مربوط به نیتروژن است. نامهٔ تبریک او به رمزی چیزی نزدیک به یک کشف علمی در نظر گرفته می‌شود.[۲۴]

در سال ۱۹۰۷ ارنست رادرفورد و توماس رویدز نشان دادند که ذره‌های آلفا همان هستهٔ هلیوم‌اند. آن‌ها برای این کار، اجازه دادند تا ذره‌ها در دیوار شیشه‌ای نازک یک لولهٔ تهی نفوذ کند. سپس لوله را تخلیه کردند تا گاز تازهٔ جمع شده در آن را طیف‌سنجی کنند. در سال ۱۹۰۸ یک فیزیک‌دان هلندی به نام هایک کامرلینگ اونس توانست دمای هلیوم را به زیر یک کلوین برساند و آن را مایع کند.[۲۵] او در ادامه تلاش کرد تا دمای هلیوم را پایین‌تر آورد و آن را جامد کند اما کامیاب نشد. دلیل ناکامی او این بود که هلیوم دارای نقطهٔ سه‌گانه نیست یعنی دارای دمایی نیست که در آن حالت‌های جامد، مایع و گازی در تعادل باشند. پس از چند سال، در ۱۹۲۶ ویلم هندریک کیزوم که دانشجوی اونس بود توانست 1 cm۳ هلیوم را با افزودن فشار، جامد کند.[۲۶]

در ۱۹۳۸، فیزیک‌دان روس، پیوتر کاپیتسا دریافت که در دمای نزدیک به صفر مطلق، هلیوم-۴ تقریباً هیچ گران‌روی ندارد، امروزه به این پدیده ابرشارگی می‌گوییم.[۲۷] این پدیده با چگالش بوز-اینشتین مرتبط است. در ۱۹۷۲ همین پدیده در هلیوم-۳ هم دیده شد، اما این بار در دمایی بسیار نزدیک تر به صفر مطلق. دانشمندان آمریکایی داگلاس اوشروف، دیوید موریس لی و رابرت کلمن ریچاردسون کسانی بودند که به ابرروانروی در هلیوم-۳ پی بردند. گمان آن می‌رود که این پدیده در هلیوم-۳ به جفت فرمیونها در ساخت بوزون، در برابر جفت‌های کوپر الکترون‌ها که پدیدآورندهٔ ابررسانایی است، ارتباط داشته باشد.[۲۸]

استخراج و استفاده[ویرایش]

بنای یادبود تاریخی در نزدیکی دکستر، کانزاس در ایالات متحده آمریکا، که اشاره به منبع عظیم هلیوم کشف شده در این محل دارد.
تولید گاز هلیوم در ۸ مارس ۱۹۲۳
واحد غنی سازی هلیوم خام در میدان گازی کلیفساید.
میزان تولید و ذخیره‌سازی هلیوم در ایالات متحده، ۱۹۴۰ تا ۲۰۱۴ (بر اساس داده‌های USGS)
منابع و کارخانه‌های فرآوری هلیوم در ایالات متحده، ۲۰۱۲ (بر اساس داده‌های USGS)

بعد از یک عملیات حفاری نفت در سال ۱۹۰۳ در دکستر، کانزاس، فوران گازی مشاهده شد که فاقد قابلیت اشتعال بود. زمین‌شناسی به‌نام اراسموس هاورث[b] نمونه‌هایی از این گاز تهیه کرد و آنها را به دانشگاه کانزاس برد و با کمک شیمی‌دانان‌هایی به نام‌های همیلتون کدی[c] و دیوید مک‌فارلاند[d] پی برد که گاز مورد نظر مخلوطی از ۷۲ درصد نیتروژن، ۱۵ درصد متان (گازی که در صورت وجود اکسیژن کافی، قابلیت اشتعال دارد)، ۱ درصد هیدروژن و ۱۲ درصد گازی غیرقابل شناسایی است.[۱۴][۲۹] با انجام تجزیه و تحلیل‌های بیشتر، کادی و مک‌فارلاند کشف کردند که ۱٫۸۴ درصد از مخلوط گازی جمع‌آوری شده، متشکل از هلیوم است.[۳۰][۳۱] این کشف نشان داد که با وجود فراوانی بسیار اندک هلیوم بر روی زمین، هلیوم می‌تواند در مقادیر زیادی در زیر مناطق مربوط به دشت بزرگ (آمریکا) وجود داشته باشد و در زمان استخراج گاز طبیعی به‌صورت محصول جانبی به‌دست بیاید.[۳۲]

این کشف موجب شد که ایالات متحده آمریکا به بزرگ‌ترین تأمین کننده هلیوم دنیا تبدیل شود. بعد از پیشنهاد ریچارد ترلفال،[e] نیروی دریایی ایالات متحده، سه کارخانه آزمایشی هلیوم را در طول جنگ جهانی اول راه‌اندازی کرد. هدف از آغاز چنین پروژه‌ای تأمین گازی غیرقابل اشتعال و سبک‌تر از هوا برای بالن‌های هوایی[f] مورد استفاده در جنگ بود. مقداری از این هلیوم تولید شده برای پرکردن اولین کشتی هوایی پرشده با هلیوم، کشتی هوایی بادکنکی غیرصلب کلاس سی، مورد استفاده قرار گرفت. اولین پرواز این بالن هوایی در تاریخ ۱ دسامبر ۱۹۲۱، از همپتون رودز[g] در ویرجینیا به پایگاه نیروی هوایی بولینگ[h] در واشینگتن، دی.سی. بود.[۳۳] حدود دو سال بعد و در سپتامبر ۱۹۲۳، پرواز اولین کشتی هوایی بادکنکی صلب و پرشده با هلیوم که توسط شرکت هواپیماسازی نیروی دریایی ساخته شده بود و نامش یواس‌اس[i] بود، انجام شد.

اگرچه فرایند استخراج با استفاده از مایع‌سازی گاز در دمای پایین در آن زمان حساس در جنگ جهانی اول هنوز توسعه نیافته بود، با این‌حال تولید هلیوم ادامه داشت. هلیوم در ابتدا به‌عنوان گازی بالابرنده[j][توضیح ۱] در کشتی‌های هوایی مورد استفاده قرار گرفت. در طول جنگ جهانی دوم، تقاضا برای هلیوم به‌عنوان گاز بالابرنده و همچنین برای جوشکاری قوس پوشش‌دار[k] افزایش یافت. طیف‌سنجی جرمی هلیوم نقشی حیاتی در تولید بمب اتمی در پروژه منهتن داشت.[۳۴]

دولت ایالات متحده، محلی را برای ذخیره راهبردی هلیوم با عنوان ذخیره هلیوم ملی[l] را با هدف تأمین گاز مورد نیاز برای کشتی‌های هوایی نظامی در زمان جنگ و کشتی‌های هوایی تفریحی در زمان صلح در سال ۱۹۲۵ در آماریلو، تگزاس احداث کرد.[۱۵] به‌خاطر مصوبه کنگره موسوم به مصوبه همیلتون ۱۹۲۵[m] که صادرات هلیوم کمیاب را در آن زمان که آمریکا تنها تولیدکننده هلیوم بود، ممنوع می‌کرد و همچنین قیمت بالای گاز، کشتی هیندنبورگ ال‌زد ۱۲۹ مانند سایر کشتی‌های هوایی آلمان زپلین، مجبور به استفاده از هیدروژن به‌جای هلیوم شدند. بازار هلیوم پس از جنگ جهانی دوم دچار رکود شد اما ذخایر هلیوم در دهه ۱۹۵۰ میلادی توسعه داده شد تا از تأمین هلیوم به‌عنوان یک خنک‌کننده برای تولید اکسیژن و هیدروژن مورد نیاز برای سوخت موشک (و همچنین مورد استفاده برای سایر اهداف) در طول دوران رقابت فضایی و جنگ سرد اطمینان حاصل شود. میزان هلیوم مورد استفاده در آمریکا در سال ۱۹۶۵ بیش از هشت برابر بیشینه مصرف در زمان جنگ بود.[۳۵]

پس از اصلاح مصوبه کنگره در مورد هلیوم در سال ۱۹۶۰ (قانون عمومی ۸۶–۷۷۷)، اداره معادن ایالات متحده آمریکا[n] طرح تأسیس پنج کارخانه خصوصی برای بازیابی هلیوم از منابع گاز طبیعی را تصویب کرد. براساس این برنامه حفظ منابع هلیوم، اداره معادن یک خط لوله به طول ۴۲۵ مایل (۶۸۴ کیلومتر) به‌منظور متصل کردن کارخانه‌های دولتی میدان گازی کلیف‌ساید[o] از شهر بوشتون، کانزاس تا آماریلو، تگزاس احداث کرد. مخلوط هلیوم-نیتروژن تزریق شد و میدان گازی کلیف‌ساید ذخیره شد تا زمان نیاز به هلیوم، این مخلوط تحت خاص سازی بیشتر قرار بگیرد.[۳۶]

تا سال ۱۹۹۵، یک میلیارد متر مکعب از گاز ذخیره شده بود با این‌حال مجموعه دارای ۱٫۴ میلیارد دلار بدهی بود. این موجب شد که کنگره ایالات متحده آمریکا در سال ۱۹۹۶ اقدام به متوقف کردن طرح ذخیره هلیوم نمود.[۱۴][۳۷] مصوبه خصوصی‌سازی هلیوم سال ۱۹۹۶ (قانون عمومی ۱۰۴–۲۷۳)،[۳۸] وزارت کشور ایالات متحده آمریکا را بر آن داشت که ذخایر هلیوم را تخلیه نماید و فروش از سال ۲۰۰۵ آغاز شد.[۳۹]

هلیوم تولید شده بین سال‌های ۱۹۳۰ تا ۱۹۴۵ دارای خلوص حدود ۹۸٫۳ درصد بود (۲ درصد نیتروژن) که این میزان خلوص برای کشتی‌های هوایی کافی بود. در سال ۱۹۴۵، یک مقدار کمی از هلیوم ۹۹٫۹ درصد برای استفاده در جوشکاری تولید شد. تا سال ۱۹۴۹، دسترسی به مقادیر تجاری از هلیوم با خلوص ۹۹٫۹۵ درصد از نوع درجه آ در ممکن بود.[۴۰]

برای سال‌های زیادی، ایالات متحده آمریکا، بیش از ۹۰ درصد مقادیر هلیوم دارای قابلیت استفاده به‌صورت تجاری در دنیا را تولید کرد در حالی‌که درصد باقی مانده توسط کارخانه‌های موجود در کانادا، هلند، روسیه و دیگر کشورها ۱۰ تولید شد. در اواسط دهه ۱۹۹۰ میلادی، یک کارخانه جدید در ارزیو در الجزایر، تولید بیش از ۱۷ میلیون متر مکعب (۶۰۰ میلیون فوت مکعب) را آغاز کرد که این مقدار برای تأمین تمام نیاز اروپا کافی بود. در همین‌حال، تا سال ۲۰۰۰، مصرف هلیوم درون ایالات متحده آمریکا، به ۱۵ میلیون کیلوگرم در سال افزایش یافت.[۴۱] بین سال‌های ۲۰۰۴–۲۰۰۶، کارخانه‌های بیش‌تری در راس لفان، قطر و سکیکده، الجزایر ساخته شد. الجزایر به‌سرعت به دومین تولیدکننده هلیوم دنیا تبدیل شد.[۴۲] در این زمان، هم مصرف هلیوم و هم هزینه تولید هلیوم افزایش یافت.[۴۳] از سال ۲۰۰۲ تا ۲۰۰۷، قیمت هلیوم دو برابر شد.[۴۴]

تا سال ۲۰۱۲، ذخیره ملی هلیوم ایالات متحده آمریکا، برابر با ۳۰ درصد کل هلیوم دنیا بوده‌است.[۴۵] انتظار می‌رفت که این ذخیره هلیوم، تا سال ۲۰۱۸ به اتمام برسد،[۴۵] با این‌حال، یک لایحه پیشنهادی در سنای ایالات متحده آمریکا، اجازه ادامه فروش هلیوم موجود در ذخیره ملی آمریکا را صادر کرد. دیگر ذخایر بزرگ هلیوم آمریکا در میدان گازی هیوگوتون[p] در کانزاس، تگزاس و اوکلاهاما قرار داشتند. کارخانه‌های جدی هلیوم بر اساس برنامه قرار بودهاست که در سال ۲۰۱۲ در قطر، روسیه و ایالت وایومینگ آمریکا شروع به کار کنند، اما انتظار نمی‌رفت که این کارخانه‌ها به کمبود هلیوم کمک زیادی کنند.[۴۵]

در سال ۲۰۱۳، قطر شروع به ساخت بزرگ‌ترین واحد هلیوم دنیا نمود،[۴۶] بااین‌حال بحران دیپلماتیک قطر در سال ۲۰۱۷، به‌طور شدیدی تولید هلیوم در این کشور را تحت تأثیر قرار داد.[۴۷] غالباً گفته می‌شود که پس از سالها کمبود هلیوم، در سال ۲۰۱۴ میزان تولید هلیوم بیشتر از تقاضای آن بوده‌است.[۴۸] بازار سهام بورس نزدک در سال ۲۰۱۵ گزارش کرد که برای شرکتی مانند مواد شیمیایی و محصولات هوایی[q] که شرکتی بین‌المللی و فروشنده گاز با کاربردهای صنعتی، میزان هلیوم به دلیل محدودیت عرضه مواد اولیه، تحت فشار اقتصادی قرار دارد.[۴۹]

ویژگی[ویرایش]

اتم هلیوم. در تصویر به‌نمایش درآمده، رنگ صورتی نمایان‌گر هسته اتم است و رنگ سیاه اشاره به توزیع ابر الکترونی دارد. تصویر کوچک موجود در بالای سمت راست، تصویر بزرگ‌نمایی شده از هسته اتم هلیوم-۴ است، هسته‌ای که دارای تقارن کروی و دارای ظاهری شبیه به ابر الکترونی است. البته برای هسته‌های سنگین‌تر که دارای ذره‌های هسته‌ای بیش‌تری هستند، همواره چنین شباهتی وجود ندارد.

اتم هلیوم[ویرایش]

نوشتار اصلی: اتم هلیوم

هلیوم در مکانیک کوانتومی[ویرایش]

از نقطه نظر مکانیک کوانتومی، هلیوم دومین اتم ساده (پس از هیدروژن) برای ساخت مدل کوانتومی است. هلیوم متشکل از دو الکترون در حال چرخش در اوربیتالهای اتمی است که حول یک هسته دارای دو پروتون و (معمولاً) دو نوترون قرار دارند. در مکانیک نیوتونی، برای سیستم‌های بیش از دو ذره، امکان یافتن آنالیز دقیق ریاضی وجود ندارد (برای این موضوع به مسئله سه جسم رجوع کنید) و هلیوم نیز با داشتن دو الکترون و یک هسته، یک سیستم سه‌ذره‌ای محسوب می‌شود و در نتیجه امکان انجام محاسبات ریاضی با کمک مکانیک نیوتونی برای آن وجود ندارد و بنابراین، روش‌های عددی ریاضی برای آنالیز آن نیاز است. روش‌های محاسباتی متداول در شیمی که برای ایجاد تصویری کوانتومی از الکترون استفاده می‌شوند دارای خطایی در حدود کمتر از ۲ درصد در برخی از مراحل محاسبه نسبت به مقادیر واقعی هستند.[۵۰] چنین مدل‌هایی نشان می‌دهند که هر الکترون در اتم هلیوم بخشی از هسته را پوشش می‌دهند که در نتیجه چنین پوششی، بار مؤثر هسته‌ای که هر الکترون با آن مواجه است حدود ۱٫۶۹ واحد است و نه ۲ واحد، که به‌طور کلاسیک از یک هسته نپوشیده هلیوم انتظار می‌رود.

پایداری مربوط به هسته هلیوم-۴ و قشر الکترونی[ویرایش]

انرژی بستگی برای هر ذره‌های هسته‌ای ایزوتوپ‌های متداول. انرژی بستگی برای هر ذره هلیوم-۴ به‌صورت قابل ملاحظه‌ای بزرگ‌تر از تمامی هسته‌های نزدیک است.

هسته اتم هلیوم-۴ معادل یک ذره آلفا است. آزمایش‌های انرژی بالای تفرق الکترونی[r] نشان می‌دهد که بار هسته همانند چگالی ابر الکترون هرچه از مرکز اتم دور شویم کمتر می‌شود. این تقارن در توزیع بار نمایان‌گر یکی از اصول زیربنایی فیزیک است، اصلی که می‌گوید، دو نوترون و دو پروتون موجود در هسته اتم هلیوم همانند دو الکترونی که به دور هسته می‌چرخند، از قواعد یکسان کوانتومی پیروی می‌کنند (اگرچه نوع پتانسیل پیوندی هسته‌ای برای ذره‌های هسته‌ای متفاوت است)، به‌طوری که همه این فرمیون‌ها به‌شکل کامل اوربیتال‌های 1s را اشغال می‌کنند و هیچ‌کدام دارای ممان زاویه‌ای اوربیتالی نیستند، چراکه هریک اسپین ذاتی دیگری را خنثی می‌کنند. افزودن به هرکدام از این ذره‌ها، نیازمند ممان زاویه‌ای است و در نتیجه آن انرژی کمتری آزاد می‌کند (در حقیقت، هیچ هسته‌ای با پنج ذره هسته‌ای پایدار نیست). این آرایش از لحاظ انرژی برای همه این ذره‌ها بسیار پایدار است و این پایداری عامل حقایق بسیار مهمی در مورد ذات و طبیعت هلیوم است.

برای مثال پایداری و انرژی کم ابر الکترونی در هلیوم عامل بی‌میلی و واکنش پذیری بسیار کم این اتم است. همچنین، عدم برهم‌کنش اتم‌های هلیوم با یک‌دیگر، موجب می‌شود که هلیوم دارای پایین‌ترین نقطه ذوب و جوش در بین تمامی عناصر باشد.

به‌صورت مشابهی، پایداری ویژه ذره‌های هسته‌ای هلیوم-۴ از لحاظ انرژی، موجب ایجاد اثرات مشابهی می‌شود که در نتیجه آن، تولید هلیوم-۴ بر اثر واکنش‌های اتمی در فرایندهای هم‌جوشی یا شکافت ذره‌های سنگین را تسهیل می‌شود. برخی از اتم‌های پایدار هلیوم-۳ (۲ پروتون و ۱ نوترون)، در واکنش هم‌جوشی هیدروژن تولید می‌شوند، با این‌حال، مقدار تولید شده در مقایسه با هلیوم-۴ که محصول بسیار مطلوب‌تری است، بسیار کم است و کسر بسیار کوچکی را شامل می‌شود.

پایداری غیرمعمولی هسته هلیوم-۴ از لحاظ کیهان‌شناسی دارای اهمیت است، چراکه این پایداری، این حقیقت را توضیح می‌دهد که در چند دقیقه اول پس از مهبانگ، سوپ اولیه کیهانی مملو از پروتون‌ها و نوترون‌ها با نسبت ۶ به ۱، تا دمایی سرد شد که امکان تشکیل پیوندهای هسته‌ای فراهم شد و تقریباً تمامی ترکیب‌های اتمی اولیه مصرف شدند تا هسته هلیوم-۴ تشکیل شود. قدرت اتصال اجزای هلیوم-۴ و میزان پایداری کلی آن به قدری زیاد بود که موجب شد تقریباً تمامی نوترون‌های آزاد ظرف همان چند دقیقه ابتدایی و قبل از این‌که بتوانند دچار فروپاشی بتا شوند، مصرف شوند. علاوه‌بر این، مقدار کمی از نوترون‌های باقی مانده در تولید اتم‌های سنگین‌تر مانند لیتیم، بریلیم یا بور مصرف شدند. انرژی بستگی هسته هلیوم-۴ برای هر ذره هسته‌ای قوی‌تر از هرکدام از این عناصر سنگین‌تر تولید شده‌است (برای مقایسه به هسته‌زایی و انرژی بستگی رجوع کنید) که این پایداری موجب شد زمانی که اتم‌های هلیوم در دقایق اولیه تشکیل کیهان تشکیل شدند، انرژی کافی برای هم‌جوشی اتم‌های هلیوم و ساخته شدن اتم‌های سنگین‌تر مانند لیتیم، بریلیم و بور در دسترس قرار نداشته باشد. انجام هم‌جوشی هسته‌ای و تبدیل هلیوم به عنصری سنگین‌تر مانند کربن که در مقایسه با هلیوم دارای انرژی کمتری به‌ازای هر ذره هسته‌ای است، واکنشی نامطلوب و نیازمند انرژی زیاد است. با این‌حال، به‌علت عدم وجود عناصر واسطه، این فرایند نیازمند این است که سه هسته هلیوم تقریباً به‌طور همزمان با یکدیگر برخورد کنند (فرایند آلفا سه‌گانه). در دقایق اولیه تشکیل کیهان و قبل از این که دما و فشار کیهان بر اثر انبساط به‌حدی کاهش یابد که دیگر امکان تبدیل هلیوم به کربن وجود نداشته باشد، زمان زیادی برای شکل‌گیری مقدار زیادی کربن وجود نداشته‌است. این موضوع موجب شد که نسبت هیدروژن به هلیوم در اوایل شکل‌گیری کیهان عددی بسیار نزدیک باشد، همان عددی که امروزه نیز مشاهده می‌شود (مجموع جرم هیدروژن سه برابر مجموع جرم هلیوم-۴ موجود در کیهان است).

تمام عناصر سنگین‌تر (از جمله آنهایی که برای تشکیل سیاره‌های سنگی مانند زمین و تشکیل حیات کربنی لازم هستند) پس از مهبانگ در ستارگان ساخته می‌شوند، مکانی که میزان هلیوم، دما و فشار کافی وجود دارد. تمامی عناصر دیگر به‌جز هیدروژن و هلیوم، امروزه مجموعاً تنها ۲ درصد از کل جرم اتمی مواد موجود در کیهان را تشکیل می‌دهند هلیوم-۴ تشکیل دهنده ۲۳ درصد از جرم ماده معمولی (به‌جز هیدروژن) موجود در کیهان است.

حالت گاز و پلاسما[ویرایش]

لولهٔ هلیوم که به شکل نماد شیمیایی این عنصر درآورده شده‌است.

هلیوم، پس از نئون، کم واکنش‌ترین گاز نجیب و البته دومین عنصر کم واکنش پذیر در میان همهٔ عنصرها است.[۵۱] این گاز کم واکنش، در همهٔ شرایط استاندارد به صورت تک‌اتمی باقی می‌ماند. هلیوم به دلیل داشتن جرم مولی نسبتاً پایین، دارای رسانش گرمایی و ظرفیت گرمایی بالایی است و سرعت صدا هم در آن، در حالت گازی، از هر گاز دیگری به جز هیدروژن، بالاتر است. همچنین به دلیل همانند و به دلیل کوچکی اندازهٔ اتم هلیوم، نرخ پخش در اجسام جامد، سه برابر بیشتر از نرخ پخش هوا و برابر با ۶۵٪ نرخ پخش هیدروژن است.[۱۵]

هلیوم نسبت به دیگر گازهای تک اتمی از همه کمتر در آب حل می‌شود.[۵۲] و نسبت به دیگر گازها، می‌توان گفت یکی از کم حل شدنی‌ترین گازها است؛ ضریب حلالیت این گاز 0.70797 x۲/۱۰−۵ است که از CF۴ و SF۶ و C۴F۸ که به ترتیب دارای میزان حلالیت‌های ۰٫۳۸۰۲ و ۰٫۴۳۹۴ و 0.2372 x۲/۱۰−۵ اند، بیشتر است (مول).[۵۳] ضریب شکست هلیوم بیش از هر گاز دیگری به یک نزدیک است.[۵۴] ضریب ژول-تامسون هلیوم در دمای معمولی پیرامونش، منفی است به این معنی که اگر اجازه دهیم این گاز آزادانه افزایش حجم پیدا کند، گرم تر می‌شود. اما اگر هلیوم در زیر دمای واژگون ژول-تامسون (در حدود ۳۲ تا ۵۰ کلوین در یک اتمسفر) باشد، اگر اجازه داشته باشد آزادانه افزایش حجم پیدا کند، دمای آن پایین می‌آید.[۱۵] با توجه به این ویژگی اگر دمای هلیوم از این دما پایین‌تر آماده باشد، می‌توان با افزایش حجم، آن را خنک و مایع کرد.

بیشتر هلیوم فرازمینی (بیرون از کرهٔ زمین) در حالت پلاسما یافت می‌شود. در این حالت، ویژگی‌های ماده بسیار متفاوت از ویژگی‌های حالت اتمی آن است. در حالت پلاسما، الکترون‌ها دیگر در بند هسته نیستند در نتیجه دارای رسانایی الکتریکی بسیار بالایی خواهد بود حتی اگر تنها بخشی از آن یونی شده باشد. ذره‌های باردار به شدت از میدان مغناطیسی و الکتریکی پیرامون تأثیر می‌پذیرند. برای نمونه در بادهای خورشیدی با هیدروژن یونی، ذره‌ها با مغناط‌کرهٔ زمین اندرکنش پیدا می‌کند و باعث پدید آمدن شفق قطبی و جریان بیرکلند می‌شود.[۵۵]

هلیوم مایع[ویرایش]

نوشتار اصلی: هلیوم مایع
هلیوم مایع شده. هلیوم به‌تصویر کشیده شده نه تنها مایع است بلکه تا دمای ابرشارگی سرد شده‌است. روان شدن هلیوم از زیر ظرف شیشه‌ای به تصویر کشیده شده، نشان‌دهنده فرار خودبخودی هلیوم تا زمان خالی شدن ظرف است. انرژی پیش‌برنده این اتفاق، از انرژی پتاسیل هلیوم در حال سقوط تأمین می‌شود.

برخلاف دیگر عنصرها در فشار معمولی، هلیوم تا دمای صفر مطلق، همچنان مایع باقی می‌ماند. دلیل این پدیده را می‌توان با مکانیک کوانتوم توضیح داد: به ویژه انرژی نقطهٔ صفر این سامانه بسیار بالا است برای اینکه بخواهد اجازه دهد هلیوم جامد شود. هلیوم برای جامد شدن باید به دمایی میان ۱ تا ۱٫۵ کلوین (۴۵۷- فارنهایت یا ۲۷۲- سلسیوس) و فشاری نزدیک به ۲٫۵ مگاپاسکال برسد.[۵۶] معمولاً شناسایی هلیوم جامد از مایع کمی دشوار است چون ضریب شکست هر دو بسیار نزدیک است. هلیوم در حالت جامد دارای نقطهٔ ذوب دقیق است، ساختار بلوری دارد و بسیار تراکم پذیر است تا حدی که با وارد کردن فشار بر آن می‌توان تا بیش از ۳۰ درصد حجم آن را کاهش داد.[۵۷] ضریب کشسانی حجمی آن نزدیک به ۲۷ مگاپاسکال است[۵۸] که تقریباً ۱۰۰ برابر بیشتر از آب تراکم پذیر است. چگالی هلیوم جامد در دمای ۱٫۱ کلوین و فشار ۶۶ اتمسفر، ۰٫۲۱۴ ± ۰٫۰۰۶ g/cm۳ و در دمای صفر کلوین و فشار ۲۵ بار (۲٫۵ مگاپاسکال)، ۰٫۱۸۷ ± ۰٫۰۰۹ g/cm۳ است.[۵۹]

هلیوم I[ویرایش]

ایزوتوپ هلیوم-۴ به‌صورت یک مایع بی‌رنگ در زیر دمای نقطه جوش در ۴٫۲۲ درجه کلوین و بالای نقطه لاندا در دمای ۲٫۱۷۶۸ درجه کلوین وجود دارد که به آن هلیوم-۱ گفته می‌شود.[۱۵] همانند دیگر مایعات سرمازا،[s] هلیوم-۱ نیز زمانی که گرم شود، به جوش می‌آید و زمانی دمایش کاهش پیدا کند، دچار انقباض می‌شود. در زیر نقطه لاندا، با این‌حال، هلیوم نمی‌جوشد و هرچه دما کاهش پیدا کند، منبسط می‌شود.

هلیوم I دارای یک ضریب شکست برابر با ۱٫۰۲۶ است که موجب می‌شود سطح آن به‌قدری سخت شود که شناوری یونولیت بر روی آن را دیده شود و اغلب از این روش، به‌عنوان روشی برای پیدا کردن سطح هلیوم-۱ به‌کار می‌رود.[۱۵] هلیوم I که مایعی بی‌رنگ است، گران‌روی آن در گستره دمایی ۰ تا ۴ درجه کلوین بسیار کم و در حدود ۰٫۱۴۵ تا ۰٫۱۲۵ گرم بر میلی‌لیتر است،[۶۰] که این مقدار، یک چهارم مقداری است که توسط فیزیک کلاسیک پیش‌بینی می‌شود.[۱۵] برای توضیح این خاصیت هلیوم I، به مکانیک کوانتومی نیاز است و در نتیجه هر دو حالت هلیوم مایع شناخته شده (هلیوم I و هلیوم II)، مایعات کوانتومی نامیده می‌شوند، به این معنی که آنها در سطح ماکروسکوپی، خواص اتمی از خود نشان می‌دهند. این موضوع ممکن است به‌خاطر نزدیکی بیش از حد نقطه جوش هلیوم به صفر مطلق باشد، که موجب می‌شود جنبش تصادفی مولکولی نتواند بر روی خاص اتمی سایه افکند و مانع از بروز آن‌ها شود.[۱۵]

هلیوم II[ویرایش]

نوشتار اصلی: هلیوم-۴ ابرشاره
برخلاف مایعات معمولی، هلیوم II، در امتداد سطوح می‌خزد تا به یک تراز یکسان در تمام سطح خود دست پیدا کند. پس از زمان کوتاهی، تراز مایع در هردو سمت محفظه، برابر می‌شود. فیلم رولین همچنین بخش داخلی محفظه بزرگ‌تر را پوشش می‌دهد. اگر محفظه بسته نباشد، هلیوم II از محفظه به بیرون فرار می‌کند.

هلیوم مایع در دمای پایین‌تر از نقطه لاندا (که هلیوم II نامیده می‌شود)، رفتار بسیار عجیب و غیرمعمولی از خود نشان می‌دهد. به‌علت هدایت گرمایی بالا، زمانی‌که به نقطه جوش می‌رسد، به‌جای این که شروع به جوشیدن و تولید حباب کند، مستقیماً از سطح خود تبخیر می‌شود. هلیوم-۳، دارای یک فاز ابرشارگی اما فقط در دماهای خیلی کمتر است، در نتیجه، اطلاعات کمی در مورد خواص ایزوتوپ شناخته شده‌است.[۱۵]

هلیوم II یک ابرشاره است، حالتی از ماده در مکانیک کوانتومی (برای اطلاعات بیش‌تر به پدیده‌های کوانتومی در مقیاس ماکروسکوپی رجوع کنید) که دارای خواص غیرمعمول و عجیبی است. به‌عنوان مثال زمانی که درون یک لوله موئین به ضخامت ۷-۱۰ تا ۸-۱۰ جاری می‌شود، هیچ میزان گران‌روی قابل اندازه‌گیری از خود نشان نمی‌دهد.[۱۴] با این‌حال، موقعی‌که اندازه‌گیری گران‌روی هلیوم قرار گرفته میان دو دیسک متحرک انجام می‌شود، مقدار گران‌روی به‌دست آمده با مقدار گران‌روی به‌دست آمده برای هلیوم گازی، قابل مقایسه است. تئوری با استفاده از مدل دوجریانی[t] برای هلیوم II این پدیده را توضیح می‌دهد. در این مدل، در نظر گرفته می‌شود که هلیوم مایع در زیر نقطه لاندا دارای یک نسبتی از اتم‌های هلیوم در حالت پایه است که ابرشاره هستند و دقیقاً با گران‌روی صفر جریان پیدا می‌کنند و همچنین دارای یک نسبتی از اتم‌های هلیوم در حالت برانگیخته است که مانند یک سیال معمولی رفتار می‌کنند.[۶۱]

در اثر چشمه،[u][توضیح ۲] محفظه‌ای ساخته می‌شود که به یک مخزن هلیوم II متصل است و از طریق یک دیسک تف‌جوش شده[v] که هلیوم ابرشاره به‌آسانی از آن چکیده می‌شود، اما هلیوم غیرشاره نمی‌تواند از آن عبور کند. اگر قسمت داخلی محفظه حرارت داده شود، هلیوم ابرشاره به هلیوم غیرابرشاره تبدیل می‌شود. به‌منظور حفظ کسر تعادل هلیوم ابرشاره، هلیوم ابرشاره از محفظه عبور داده می‌شود و فشار افزایش داده می‌شود که موجب ایجاد یک چشمه به سمت بیرون محفظه نگهدارنده می‌شود.[۶۲]

هدایت گرمایی هلیوم II بیشتر از هر نوع ماده شناخته شده دیگری است، به‌طوری که مقدار به یک میلیون برابر هدایت گرمایی هلیوم I و چندصد برابر فلزی مانند مس می‌رسد.[۱۵] این ویژگی به این خاطر رخ می‌دهد که هدایت گرمایی از طریق سازوکارهای کوانتومی انجام می‌شود. اغلب موادی که هادی خوب گرما هستند، دارای یک نوار ظرفیت از الکترون‌های آزاد هستند که به انتقال گرما کمک می‌کنند. هلیوم II فاقد چنین لایه ظرفیتی است، اما با این‌حال، گرما را به‌خوبی هدایت می‌کند. جریان گرما از معادله‌ای پیروی می‌کند که مشابه معادله موجی است که برای توصیف نحوه انتشار صوت در هوا استفاده می‌شود. زمانی که گرما آغاز می‌شود، با سرعتی برابر با ۲۰ متر ثانیه در دمای ۱٫۸ کلوین در هلیوم II منتقل می‌شود، همانند انتقال امواج در پدیده‌ای معروف به‌نام موج دوم.[۱۵][w][توضیح ۳]

هلیوم II رفتار و خواص عجیبی از خود بروز می‌دهد. به‌عنوان مثال زمانی‌که سطح هلیوم II از تراز آن پیشی بگیرد، هلیوم II، برخلاف نیروی جاذبه وارده به نمونه، در امتداد سطح حرکت می‌کند. چنان‌چه ظرف نمونه روباز باشد، هلیوم II به‌شکل عجیبی از کناره‌ها از ظرف خارج می‌شود تا این که خود را به نواحی گرم‌تر برساند و در آن‌جا شروع به تبخیر شدن می‌کند. نمونه هلیوم II فارغ از سطح ماده، در یک فیلم دارای ضخامت ۳۰ نانومتری حرکت می‌کند. به این فیلم، اصطلاحاً فیلم رولین[x] گفته می‌شود و نام آن به افتخار برنارد وی. رولین[y] گذاشته شده‌است که برای اولین بار این خصیصه را توصیف کرده‌است.[۱۵][۶۳][۶۴] درنتیجه این رفتار عجیب و غریب، هلیوم II قادر است تا به سرعت از طریق یک روزنه‌های کوچک تراوش کند و برهمین مبنا، نگهداری هلیوم مایع بسیار دشوار است. اگر محفظه‌های نگهداری هلیوم با دقت بالایی ساخته نشوند و دارای روزنه حتی در ابعاد کوچک باشند، هلیوم می‌تواند خود را از طریق آن‌ها خارج کند تا سطوح گرم‌تر برسد و در آن‌جا تبخیر شود. امواج منتشر شونده در طول فیلم رولینگ از همان معادله‌ای که برای توصیف امواج گرانشی در آب کم عمق به‌کار می‌رود، تبعیت می‌کنند، اما برخلاف جاذبه، نیرویی که در اینجا عامل پیش‌برنده ماجرا است، نیروی وان‌دروالسی است.[۶۵] این امواج به صوت سوم[z] معروف هستند.[۶۶]

ایزوتوپ‌ها[ویرایش]

نوشتار اصلی: ایزوتوپ‌های هلیوم
هلیوم-۴ این ایزوتوپ پایدار بوده و فراوان‌ترین ایزوتوپ هلیوم در زمین است.
از هلیوم-۳ به عنوان سوخت در تحقیقات مربوط به رآکتورهای همجوشی هسته ای استفاده می‌شود.

تا کنون ۹ ایزوتوپ برای هلیوم پیدا شده‌است؛ که از میان آن‌ها هلیوم-۳ و هلیوم-۴ تنها ایزوتوپ‌های پایدار آن‌اند. در هواکرهٔ زمین در برابر هر یک اتم هلیوم-۳ یک میلیون هلیوم-۴ وجود دارد.[۶۷] برخلاف بیشتر عنصرها، فراوانی ایزوتوپ‌های هلیوم بسته به منبع تولید و فرایند پدیداری شان بسیار متفاوت است. فراوان‌ترین ایزوتوپ آن، هلیوم-۴ در زمین از راه واپاشی آلفای عنصرهای پرتوزای سنگین تر تولید می‌شود. پرتوهای آلفای تابیده شده همگی هسته‌های یونیزه شدهٔ هلیوم-۴اند. هلیوم-۴ به طرز غیرمعمولی هستهٔ پایداری دارد چون ذره‌های هسته‌ای آن از آرایش الکترونی پایداری برخوردارند. این ایزوتوپ‌ها در جریان هسته‌زایی مه‌بانگ به فراوانی تولید شدند.[۶۸]

هلیوم-۳ به مقدار بسیار ناچیز یافت می‌شود که بیشتر آن از هنگامهٔ ساخت زمین به جای مانده. گاهی هم هلیوم گیر افتاده در گرد و غبار کیهانی هم وارد زمین شده‌است.[۶۹] همچنین در اثر واپاشی بتای تریتیوم هم اندکی هلیوم-۳ تولید می‌شود.[۷۰] در سنگ‌های پوستهٔ زمین ایزوتوپ‌هایی از هلیوم پیدا می‌شود که نسبت یک به ده دارد با توجه به این نسبت‌ها می‌توان دربارهٔ منشأ سنگ‌ها و ساختار گوشتهٔ زمین پژوهش کرد.[۶۹] هلیوم بیش از همه به عنوان محصول واکنش‌های همجوشی در ستاره‌ها پیدا می‌شود؛ بنابراین در محیط‌های میان ستاره‌ای نسبت هلیوم-۳ به هلیوم-۴ نزدیک به صد برابر بیشتر از نسبت آن در زمین است.[۷۱] در ماده‌های فرازمینی مانند سنگ‌های موجود در ماه یا سیارکها می‌توان ردّ پای هلیوم-۳ را از هنگامی که در اثر بادهای خورشیدی پرتاب شدند، پیدا کرد. غلظت هلیوم-۳ موجود در ماه، ۰٫۰۱ ppm است (یک بخش در میلیون) که بسیار بالاتر از مقدار آن، ۵ ppt در هواکرهٔ زمین است (یک بخش در تریلیون).[۷۲][۷۳] دسته‌ای از جملهٔ آن‌ها جرالد کالسینسکی[aa] در سال ۱۹۸۶ پیشنهاد دادند[۷۴] که در سطح ماه جستجو شود و از معدن‌های هلیوم-۳ آن برای واکنش همجوشی هسته‌ای بهره‌برداری شود.

هلیوم-۴ مایع را می‌توان با کمک خنک‌کننده تبخیر ویژه تا نزدیک به ۱ درجه کلوین سرد کرد. روش سردسازی هلیوم-۳ مانند هلیوم-۴ است با این تفاوت که هلیوم-۳ نقطهٔ جوش پایین‌تری، نزدیک به ۰٫۲ کلوین دارد و این فرایند در سردساز هلیوم-۳ روی می‌دهد. اگر بخواهیم مخلوطی از هلیوم-۳ و هلیوم-۴ با نسبت‌های برابر در زیر ۰٫۸ کلوین داشته باشیم این دو به به دلیل ناهمانندی به صورت دو بخش مخلوط نشدنی از هم جدا می‌شوند (اتم‌های هلیوم-۴ را بوزونها تشکیل می‌دهد در حالی که در هلیوم-۳ فرمیونها سازندهٔ اتم‌ها هستند.[۱۵]) این ویژگی هلیوم در یخچال‌های رقیق‌سازی برای رسیدن به دمای چند میلی کلوین به کار می‌آید.

می‌توان به صورت آزمایشگاهی هم ایزوتوپ هلیوم درست کرد اما این ایزوتوپ‌ها خیلی زود به دیگر ماده‌ها دگرگون می‌شوند. برای نمونه می‌توان از هلیوم-۵ یاد کرد که دارای کوتاه‌ترین نیمه‌عمر، ۷٫۶×۱۰−۲۲ ثانیه‌است. پس از آن هلیوم-۶ است که تابش بتا و نیمه عمر ۰٫۸ ثانیه دارد. هلیوم-۷ ذرات بتا و پرتوی گاما می‌تاباند. هلیوم-۷ و هلیوم-۸ هر دو در شرایط ویژهٔ واکنش‌های هسته‌ای پدید می‌آیند.[۱۵] این یک موضوع شناخته شده‌است که هردو مورد هلیوم-۶ و هلیوم-۸ از خود پدیده‌ای به‌نام هاله هسته‌ای[ab][توضیح ۴] نشان می‌دهند. به این معنی که شعاع به‌دست آمده برای آن‌ها بسیار بیشتر از مقدار پیش‌بینی شده توسط مدل‌های اندازه‌گیری (برای نمونه مدل سقوط مایع[ac] است.[۱۵]

ترکیبات[ویرایش]

نوشتار اصلی: ترکیبات هلیوم
ساختار یون هلیوم هیدرید (+HHe)
ساختار آنیون فلوئوروهلیات[ad] (−OHeF)

هلیوم دارای ظرفیت صفر است و درنتیجه از لحاظ شیمیایی در شرایط معمول، یک عنصر واکنش ناپذیر است.[۵۷] هلیوم یک عایق الکتریسیته محسوب می‌شود، مگر این‌که یونیزه شود. همانند سایر گازهای نجیب، هلیوم نیز دارای سطوح انرژی شبه‌پایدار[ae] است که موجب می‌شود این عنصر در صورت وجود بار الکتریکی با ولتاژی کمتر از پتانسیل یونیزاسیون خود، یونیزه باقی بماند.[۱۵] هلیوم می‌تواند در زمانی که تحت تخلیه تابشی، بمباران الکترونی یا تبدیل شدن به پلاسما تحت شرایط دیگر، قرار می‌گیرد با عناصری مانند تنگستن، فلورید، گوگرد و فسفر ترکیبات ناپایداری موسوم به برانگیخته‌پار تشکیل دهد. ترکیبات مولکولی مانند هلیوم نئون (HeNe)، جیوه هلیوم (HgHe۱۰)، تنگستن هلیوم (WHe۲) و گونه‌های مولکولی یونی مانند He۲+ ،He۲+ ،HeH و +HeD به‌این صورت ساخته می‌شوند.[۷۵] ترکیب +HeH دارای حالت پایه پایدار است اما فوق‌العاده واکنش‌پذیر است، به‌طوری که قوی‌ترین اسید برونستد شناخته شده محسوب می‌شود و بنابراین می‌تواند تنها به صورت جداشده وجود داشته باشد، زیرا هرنوع مولکول یا یون مخالفی که در مجاورت آن قرار بگیرد، پروتون‌دار می‌شود. این روش همچنین موجب تولید مولکول هلیوم گازی (He۲) و مولکول جیوه هلیوم (HgHe) شده‌است.[۱۵] ترکیبات وان‌دروالسی هلیوم مانند لیتیم هلیوم (LiHe) و مولکول هلیوم (He۲)، می‌توانند با سرد کردن گاز هلیوم و اتم‌های برخی دیگر از مواد، تولید شوند.[۷۶]

به صورت نظری، دیگر ترکیبات واقعی هلیوم مانند فلوئوروهیدرید (HHeF) که مشابه فلوئوروهیدرید آرگون است و در سال ۲۰۰ کشف شد، نیز ممکن هستند.[۷۷] محاسبات نشان می‌دهد که دو ترکیب جدید حاوی پیوند هلیوم-اکسیژن می‌تواند پایدار باشد. دو گونه جدید مولکولی CsFHeO و N(CH۳)۴FHeO که به‌صورت نظری پیش‌بینی شدند، مشتق‌هایی از یک آنیون −FHeO ناپایدار هستند که برای اولین‌بار در سال ۲۰۰۵ به صورت نظری توسط یک گروه تحقیقاتی تایوانی وجود آن پیش‌بینی شد. اگر تحقیقات آن را تأیید نماید، تنها عنصری که هنوز هیچ ترکیب پایداری از آن گزارش نشده، عنصر نئون خواهد بود.[۷۸]

اتم‌های هلیوم با کم حرارت و تحت فشار زیاد می‌توانند به درون ساختار توخالی قفس کربنی مولکول فولرن وارد شود. به این نوع مولکول‌های فولرن دارای گونه خارجی مانند اتم، یون یا خوشه مولکولی در داخل ساختار قفس مانند خود، اصطلاحاً فولرن اندوهدرال[af] گفته می‌شود که در دماهای بالا نیز پایدار هستند. زمانی‌که مشتق‌های این نوع فولرن‌ها تشکیل می‌شوند، هلیوم در داخل ساختار قفس مانند فولرن باقی می‌ماند.[۷۹] اگر هلیوم-۳ برای این منظور استفاده شود، به‌آسانی می‌توان حضور آن را با کمک طیف‌سنجی تشدید مغناطیسی هسته‌ای مشخص کرد.[۸۰] بسیاری از فولرن‌های حاوی هلیوم-۳ گزارش شده‌اند. اگرچه، اتم‌های هلیوم به صورت کووالانسی یا یونی به ساختار فولرن متصل نشده‌اند، با این‌حال ترکیب فولرن حاصل، مانند تمامی ترکیب‌های شیمیایی استوکیومتری دارای خواص و ترکیب منحصر به‌فرد و مشخص است.

تحت فشار زیاد، هلیوم می‌تواند ترکیباتی با عناصر مختلف را تشکیل دهد. کریستال‌های ترکیب کلاترات هلیوم-نیتروژن (۱۱(N۲)He) در دمای اتاق و تحت فشار ۱۰ گیگاپاسکال درون یک سلول سندان الماس رشد داده شده‌اند.[۸۱] مشخص شده‌است که ترکیب الکترید[ag][توضیح ۵] سدیم هلیوم (Na۲He) که یک عایق الکتریسیته است، در فشار بالای ۱۱۳ گیگاپاسکال، به‌صورت ترمودینامیکی پایدار است. این مولکول دارای ساختاری فلئوریتی است.[۸۲]

پیدایش و تولید[ویرایش]

هلیوم دومین گاز فراوان در کیهان است اما روی زمین نایاب است به‌طوری‌که قیمت هلیوم در ۱۵ سال اخیر ۵۰۰ درصد افزایش پیدا کرده‌است. در ژوئن ۲۰۱۶ (تیر ۱۳۹۵) مقادیر بزرگی از هلیوم در صحرای موسوم به «ریفت ولی» تانزانیا در شرق آفریقا کشف شد. براساس برآوردها، میزان ذخیره این میدان ۵۴ میلیارد متر مکعب است که می‌تواند نیاز چندین سال بشر را تأمین کند. فعالیت آتشفشانی در «ریفت ولی» باعث انتشار گاز هلیوم در صخره‌های کهن می‌شود که در نهایت در میدان‌های کم‌عمق‌تر گاز به تله می‌افتد.[۸۳]

فراوانی طبیعی[ویرایش]

WASP-107b سیاره فراخورشیدی است که در فاصلهٔ تقریباً ۲۰۰ سال نوری در صورت فلکی سنبله قرار دارد و برای نخستین بار در جو سیاره‌ای فراخورشیدی هلیوم شناسایی شد.

اگرچه هلیوم برروی زمین کمیاب است، با این‌حال این عنصر از لحاظ فراوانی، بعد از هیدروژن، دومین عنصر شناخته شده در سرتاسر کیهان محسوب می‌شود، به‌طوری که ۲۳ درصد از جرم باریونی کیهان از هلیوم تشکیل شده‌است.[۱۴] مقدار زیادی از هلیوم طی فرایندهای هسته‌زایی در زمان مهبانگ در ۱–۳ دقیقه آغازین ایجاد شد. از همین‌رو، اندازه‌گیری میزان فراوانی هلیوم به مدل‌های کیهان‌شناسی کمک می‌کند. در ستاره‌ها، تشکیل هلیوم توسط واکنش همجوشی هسته‌ای هیدروژن در واکنش‌های زنجیره‌ای پروتون پروتون و چرخه پروتون پروتون بخشی از هسته‌زایی ستاره‌ای را تشکیل می‌دهد.[۶۸]

در جو زمین، غلظت هلیوم تنها ۵٫۲ قسمت در میلیون است.[۸۴][۸۵] غلظت هلیوم موجود در جو، با وجود تولید مداوم و پیوسته، کم و تقریباً ثابت است، چون بیشتر هلیوم جو زمین، طی چندین فرایند از جو خارج شده و وارد فضا می‌شود.[۸۶][۸۷][۸۸] در هتروسفر[ah] زمین که در قسمت بالایی جو قرار دارد، هلیوم و سایر گازهای سبک‌تر، فروان‌ترین عناصر موجود هستند.

اغلب هلیوم موجود بر روی زمین درنتیجه یک واپاشی هسته‌ای است. هلیوم در مقادیر زیادی در کانی‌های اورانیوم و توریم مانند اورانینیت و انواع آن مانند کلویت، اورانینیت سیاه،[ai][۸۹][۹۰] کارنوتیت و مونازیت یافت می‌شود.[۹۱][۹۲] علت فراوانی هلیوم در این نوع کانی‌ها این است که عناصر پرتوزایی مانند اورانیوم و توریم پرتوی آلفا (هسته اتم هلیوم دارای دوبار مثبت: He+۲) از خود منتشر می‌کنند و این پرتو در زمان برخورد با سنگ‌ها، با دریافت الکترون لازم، موجب تولید هلیوم می‌شود. تخمین زده می‌شود تنها از این طریق، حدود ۳۰۰۰ تن متریک هلیوم در هر سال در سرتاسر سنگ‌کره تولید شود.[۹۳][۹۴][۹۵] در پوسته زمین، غلظت هلیوم برابر با ۸ قسمت در میلیارد (ppb) است. در آب دریا، غلظت هلیوم کمتر شده و به ۴ قسمت در تریلیون (ppt) می‌رسد. همچنین، مقادیر کمی از هلیوم در چشمه‌های آب معدنی، گازهای آتش‌فشانی و شهاب سنگ‌های حاوی آهن[aj] وجود دارد. به این‌علت که هلیوم در سطح زیر زمین و در شرایطی مشابه با گاز طبیعی به‌دام افتاده‌است، بزرگ‌ترین منابع طبیعی هلیوم روی زمین، که بیش‌ترین هلیوم استخراج شده تجاری از آنجا تهیه می‌شود، در محل منابع گازهای طبیعی است. غلظت هلیوم در این منابع متغیر و از چند قسمت در میلیون تا بیش از ۷ درصد در میدان گازی واقع در سن خوآن، نیومکزیکو است.[۹۶][۹۷]

تا سال ۲۰۱۱، تخمین زده شده‌است که ذخایر هلیوم دنیا در حدود ۴۰ میلیارد متر مکعب باشد، که یک چهارم از این ذخایر در میدان گازی پارس جنوبی (ایران)/میدان میعانات گازی گنبد شمالی (قطر) که میان ایران و قطر مشترک است، قرار دارد.[۹۸] در سال ۲۰۱۵ و ۲۰۱۶، ذخایر احتمالی جدیدی در رشته کوه‌های راکی در آمریکای شمالی[۹۹] و در کافت شرق آفریقا اعلام شده‌است.[۱۰۰]

استخراج و توزیع مدرن[ویرایش]

یک چهارم از ذخایر هلیوم کشف شدهٰ جهان، در میدان گازی پارس جنوبی قرار دارد.

برای استفاده در مقادیر زیاد، هلیوم به‌وسیله تقطیر جزء به جزء گاز طبیعی که حاوی ۷ درصد هلیوم است، تهیه می‌شود.[۱۰۱] به‌علت این‌که هلیوم دارای نقطه جوش پایین‌تری در مقایسه با دیگر عناصر است، دمای پایین و فشار زیاد مورد استفاده موجب مایع شدن تقریباً تمامی گازهای دیگر (غالباً نیتروژن و متان) می‌شود. گاز هلیوم ناخالص تولید شده به‌وسیله قرار گرفتن در دماهای پایین به‌صورت متوالی، خالص می‌شود و تقریباً تمامی نیتروژن و بقیه گازهای موجود از مخلوط گازی خارج می‌شوند. از کربن فعال برای خالص سازی هلیوم در آخرین مرحله استفاده می‌شود که معمولاً منجر به تولید هلیومی با کیفیت درجه آ و خلوص ۹۹٫۹۹۵ درصد می‌شود.[۱۵] اصلی‌ترین ماده ناخالص موجود در هلیوم دارای درجه آ، نئون است. در مرحله نهایی تولید، اغلب هلیوم تولید شده از طریق فرایند سرد کردن، مایع می‌شود. این کار برای استفاده از هلیوم مایع ضروری است و موجب می‌شود که هزینه تمام شده برای حمل و نقل هلیوم کاهش پیدا کند، چراکه بزرگ‌ترین مخزن هلیوم مایع دارای حجمی بیش از پنج برابر بزرگ‌ترین مخزن هلیوم گازی است.[۴۲][۱۰۲]

در سال ۲۰۰۸، تقریباً ۱۶۹ میلیون متر مکعب استاندارد[ak] هلیوم از منابع استخراج یا از ذخایر برداشته شده‌است که از این میان، ۷۸ درصد سهم ایالات متحده، ۱۰ درصد سهم الجزایر و ۱۲ درصد باقی مانده، سهم عمده برای کشورهای روسیه، لهستان و قطر بوده‌است.[۱۰۳] تا سال ۲۰۱۳، افزایش تولید هلیوم قطر (توسط شرکت راس‌گس، به مدیریت ایر لیکوئید) موجب افزایش سهم قطر در مجموع هلیوم تولیدی دنیا به ۲۵ درصد شده و این موجب شد که قطر به دومین کشور تولیدکننده هلیوم پس از آمریکا تبدیل شود.[۱۰۴] در سال ۲۰۱۶، ذخیره‌ای از هلیوم در تانزانیا کشف شد که تخمین زده می‌شود حاوی ۵۴ میلیارد متر مکعب هلیوم است.[۱۰۵][۱۰۶]

در ایالات متحده آمریکا، اغلب هلیوم استخراج شده از منابع گاز طبیعی در هیوگوتون و نزدیک میدان گازی در کانزاس، اوکلاهاما و میدان پن‌هندل[al] در تگزاس است.[۴۲][۱۰۷] قبلاً اغلب گاز هلیوم تولیدی با کمک خط لوله ذخیره ملی هلیوم[am] فرستاده می‌شد، اما از سال ۲۰۰۵، ذخیره ملی شروع فروخته شدن و درنتیجه کاهش یافتن کرد و انتظار می‌رود که تحت مصوبه مسئولیت مدیریت و نظارت بر هلیوم[an] در سال ۲۰۱۳،[۱۰۸] تا ۲۰۲۱ مقداری زیادی از آن مصرف شده باشد.[۱۰۴]

نفوذ گاز طبیعی ناخالص به درون غشاهای نیمه‌تراوا و دیگر موانع یکی از روش‌های بازیابی و خالص‌سازی هلیوم است.[۱۰۹] در سال ۱۹۹۶، ایالات متحده آمریکا دارای ذخایر اثبات شده هلیوم بالغ بر ۱۴۷ میلیارد فوت مکعب استاندارد (۴٫۲ میلیارد متر مکعب استاندارد) در مجموعه چاه‌های گازی این چنینی بود.[۱۱۰]

هلیوم باید از گاز طبیعی استخراج شود چرا که مقدار آن در هوا، تنها به اندازه کسر کوچکی از نئون است، با این‌حال تقاضا برای ان بسیار زیادتر این میزان فراوانی است. تخمین زده می‌شود که اگر تمامی تجیهزات فعلی مورد استفاده در تولید نئون برای تولید هلیوم استفاده شود، ۰٫۱ درصد از نیاز دنیا به هلیوم تأمین می‌گردد. به‌صورت مشابهی، ۱ درصد نیاز دنیا به هلیوم تأمین می‌شود اگر تمامی تجهیزات مورد استفاده در کارخانه‌های تقطیر هوا به تولید هلیوم اختصاص داده شود.[۱۱۱] هلیوم می‌تواند از طریق بمباران کردن لیتیم یا بور با کمک فوتون‌های پرسرعت یا بمباران لیتیم با دوتریوم سنتز شود اما این فرایندها، بسیار هزینه‌بر و فاقد صرفه اقتصادی هستند.[۱۱۲]

هلیوم به‌صورت متداول، یا به‌شکل مایع یا گاز در دسترس است. در شکل مایع، می‌تواند در مخزن‌های عایق کوچک موسوم به فلاسک یا دمابان نگهداری شوند که این محفظه‌ها می‌توانند حجمی تا ۱۰۰۰ لیتر داشته باشند. هلیوم مایع همچنین می‌تواند در محفظه‌های بزرگ ایزو[ao] که دارای ظرفیت اسمی ۴۲ متر مکعب (حدود ۱۱٬۰۰۰ گالن آمریکایی) هستند، نیز نگهداری شود. به‌صورت گازی، هلیوم می‌توند در مقادیر کم در سیلندرهای تحت فشار بالا و با ظرفیت ۸ متر مکعب (حدود ۲۸۲ فوت مکعب استاندارد) نگهداری شود، درحالی‌که مقدار گاز نگهداری شده در تانکرهای تحت فشار زیاد به بیش از ۴٬۸۶۰ متر مکعب (حدود ۱۷۲٬۰۰۰ فوت مکعب استاندارد) می‌رسد.

حامیان حفاظت از منابع[ویرایش]

براساس گفته‌های رابرت کلمن ریچاردسون فیزیکدان و برنده جایزه نوبل، در سال ۲۰۱۰ قیمت بازار آزاد هلیوم موجب استفاده‌های بیهوده مانند استفاده از آن برای بالن‌های هلیوم کمک کرده‌است. قیمت‌ها در دهه ۲۰۰۰ با تصمیم کنگره ایالات متحده برای فروش سهام بزرگ هلیوم این کشور تا سال ۲۰۱۵ کاهش یافته بود.[۱۱۳] به باور ریچاردسون برای از بین بردن هدر رفت بیش از حد هلیوم، قیمت‌ها باید ۲۰ برابر شود. او به همراه همکارانش در کتابشان، آینده هلیوم به عنوان یک منبع طبیعی[ap] همچنین پیشنهاد ایجاد آژانس بین‌المللی هلیوم (IHA) برای ایجاد بازار پایدار برای این کالای گرانبها را داده‌است.[۱۱۴]

کاربردها[ویرایش]

تخمین زده می شود که عمده مصرف هلیوم تا سال ۲۰۱۴ در موارد زیر بوده‌است. حجم کل مصرفی ۳۴ میلیون متر مکعب است.[۱۱۵]

  کرایوژنیک (۳۲٪)
  فشرده‌سازی و پاکسازی (۱۸٪)
  جوشکاری (۱۳٪)
  جوهای کنترل شده (۱۸٪)
  تشخیص نشت (۴٪)
  مخلوط های تنفسی (۲٪)
  دیگر (۱۳٪)

هلیوم به دلیل برخی از خواص منحصر به فرد آن، مانند نقطه جوش کم، چگالی پایین، انحلال‌پذیری کم، رسانندگی گرمایی بالا و واکنش ناپذیر بودن آن برای بسیاری از موارد مورد استفاده قرار می‌گیرد. هلیوم منبع تجدید ناپذیر است و با آزاد شدن آن به اتمسفر دیگر امکان بازیابی آن وجود ندارد. در حال حاضر عمر منابع هلیوم به ذخایر گاز طبیعی وابسته است و پیش‌بینی می‌شود بهای هلیوم در آینده همچنان سیر صعودی داشته باشد. از کل تولید هلیوم جهانی سال ۲۰۱۴ حدود ۳۲ میلیون کیلوگرم (۱۸۰ میلیون متر مکعب استاندارد) هلیوم در سال، بیشترین میزان مصرف (حدود ۳۲٪ از کل در سال ۲۰۱۴) در کاربردهای کرایوژنیک است که بیشتر آنها شامل خنک شدن آهنرباهای ابررسانا در اسکنرهای MRI پزشکی و طیف‌سنج‌های NMR است.[۱۱۶] سایر کاربردهای اصلی در سیستم‌های فشار و پاکسازی، نگهداری اتمسفرهای کنترل شده و تشخیص نشت است. سایر کاربردها براساس طبقه‌بندی کسری نسبتاً جزئی بودند. دیگر کاربردهای مهم آن (۷۸ درصد کل در سال ۱۹۹۶) برای ایجاد فشار، هوای پیرامونی کنترل شده و جوشکاری بوده‌است. از گاز هلیوم در فضاپیماها، تلسکوپها و دستگاه نظارت بر پرتونگاری هسته‌ای استفاده می‌شود.

اتمسفرهای کنترل شده[ویرایش]

هلیوم به دلیل ویژگی واکنش ناپذیری، به عنوان گاز محافظ برای رشد کریستال‌های سیلیسیم و ژرمانیوم، در تولید تیتانیوم و زیرکونیوم و در کروماتوگرافی گازی مورد استفاده قرار می‌گیرد.[۵۷] همچنین به دلیل داشتن ویژگی‌های نزدیک به طبیعت گاز ایده‌آل، سرعت بالای صدا در آن و نسبت ظرفیت گرمایی بالا، برای کاربرد در تونل باد فراصوتی و آزمون افزایش ناگهانی آنتالپی[aq][توضیح ۶]مورد نیاز است.[۱۱۷][۱۱۸]

جوش قوس تنگستن گازی[ویرایش]

هلیوم، در فرایند جوشکاری با قوس الکتریکی بر روی موادی که در دمای جوشکاری در اثر تماس با هوا یا نیتروژن دچار آسیب می‌شوند به عنوان لایهٔ محافظ یا پوشش عمل می‌کند.[۱۴] تعدادی از گازهای محافظ بی اثر در جوش قوس الکتریکی تنگستن گازی استفاده می‌شود، اما هلیوم به جای گاز ارزان‌تر آرگون به خصوص برای جوشکاری‌هایی که رسانندگی گرمایی بیشتری دارند مانند آلومینیوم یا مس استفاده می‌شود.

مصارف جزئی[ویرایش]

تشخیص نشت صنعتی[ویرایش]

یکی از کاربردهای صنعتی هلیوم، تشخیص نشت است. از آنجا که هلیوم سه برابر سریعتر از هوا از طریق مواد جامد واپخش می‌شود، از آن به عنوان گاز ردیاب برای تشخیص نشت در تجهیزات با خلاء بالا (مانند مخازن کرایوژنیک) و ظروف با فشار بالا استفاده می‌شود.[۱۱۹] شی مورد آزمایش در یک محفظه قرار می‌گیرد که سپس تخلیه می‌شود و با هلیوم پر می‌شود. هلیوم که از طریق نشتی فرار می‌کند توسط یک دستگاه حساس (طیف‌سنجی جرمی هلیوم)en شناسایی می‌شود، دقت این ابزار بسیار زیاد است و دقت آن به ۹-۱۰ میلی‌بار.لیتر برثانیه (mbar·L/s) یا ۱۰-۱۰ پاسکال.مترمکعب بر ثانیه (Pa·m۳/s) هم می‌رسد. روش اندازه‌گیری معمولاً اتوماتیک است و تست انتگرال هلیوم[ar] نامیده می‌شود. یک روش ساده‌تر پر کردن جسم آزمایش شده با هلیوم و جستجوی دستی نشت‌ها با یک وسیله دستی است.[۱۲۰]

هلیومی که از ترک‌های یک وسیله می‌گذرد را نباید با نفوذ گاز از بدنهٔ ماده اشتباه گرفت. ثابت نفوذ هلیوم از بدنهٔ مواد (شیشه، سرامیک و مواد آزمایشگاهی)، مشخص است و ضریب گذر آن قابل محاسبه‌است. البته بیشتر گازهای بی‌اثر مانند گازهای نجیب و نیتروژن و البته هلیوم، از بدنهٔ بیشتر مواد نمی‌توانند بگذرند.[۱۲۱]

پرواز[ویرایش]

از آنجا که این عنصر از هوا سبک‌تر است، برای به هوا رفتن کشتی‌های هوایی و بالون‌ها به گاز هلیوم رو آورده‌اند. در حالی که گاز هیدروژن بسیار شناور است و با سرعت کمتری از نفوذ به درون غشاء فرار می‌کند، هلیوم این مزیت را دارد که قابل اشتعال نیست و در واقع پیشگیرنده آتش است. با اینکه کاربرد هلیوم در بالون‌ها بسیار شناخته‌است اما این مطلب تنها بخش کوچکی از کاربردهای این گاز است. کاربرد دیگر هلیوم در ساخت راکت است که در آن هلیوم به عنوان یک ماده تخلیه کننده برای جابجایی سوخت و اکسید کننده‌ها در مخازن ذخیره‌سازی و چگالش کردن هیدروژن و اکسیژن برای ساختن پیشران راکت استفاده می‌شود. فضای خالی بالای جایی که سوخت قرار دارد را از هلیوم پر می‌کنند؛ این کار باعث می‌شود تا هم جابجایی سوخت و اکسیدکننده‌ها آسان‌تر شود و هم بتوان با آن هیدروژن و اکسیژن را فشرده کرد تا سوخت موشک به‌دست آید. همچنین برای پاک کردن سوخت و اکسید کننده از تجهیزات پشتیبانی زمین قبل از پرتاب و برای خنک کردن هیدروژن مایع در وسایل نقلیه فضایی استفاده می‌شود. به‌عنوان مثال، موشک سترن ۵ که در برنامه آپولو مورد استفاده قرار گرفت، حدود ۳۷۰٬۰۰۰ متر مکعب هلیوم نیاز داشت.[۵۷]

  • بیشترین کاربرد هلیوم مایع برای خنک کردن آهنرباهای ابررسانا در MRI است.

  • دستگاه تشخیص نشت هلیومی

  • لیزر هلیوم نئون یا لیزر He-Ne ، نوعی لیزر گازی حاوی مخلوطی از ۹۰٪ هلیوم و ۱۰٪ نئون است.

  • زپلین ان‌تی نام دسته‌ای از کشتی‌های هوایی است که با گاز هلیوم پر می‌شود

کاربردهای تجاری و تفریحی[ویرایش]

به‌عنوان یک گاز استنشاقی، هلیوم فاقد اثرات خواب آلودگی است بنابراین مخلوط گازهای حاوی هلیوم مانند تریمیکس،[as] هلیوکس و هلیار،[at] برای غواصی در آب‌های عمیق[au] برای کاهش اثرات خواب آلودگی که در اعماق بیشتر، افزایش می‌یابد، استفاده می‌شود.[۱۲۲][۱۲۳] هرچه با افزایش عمق، فشار آب افزایش می‌یابد، چگالی گاز تنفسی نیز افزایش می‌یابد. برای حل این مشکل و تنفس آسان‌تر مخلوط گاز تنفسی که براثر افزایش فشار دارای چگالی افزایش یافته‌است، حضور هلیوم با جرم مولکولی کم، به‌طور قابل ملاحظه‌ای مؤثر است. اضافه شدن هلیوم به مخلوط گاز تنفسی، موجب کاهش عدد رینولدز می‌شود که در نتیجه آن کاهش جریان آشفتگی و افزایش جریان آرام رخ می‌دهد و تنفس تسهیل می‌گردد.[۱۲۴][۱۲۵] غواصانی که در عمق‌های بیش‌تر از ۱۵۰ متر (۴۹۰ فوت) از سطح دریا، مخلوطی از هلیوم-اکسیژن را تنفس می‌کنند دچار لرزش و کاهش عملکرد حرکتی که می‌شوند که از نشانه‌های سندرم عصبی فشار بالا[av] است.[۱۲۶] این اثر ممکن است تا حدی با استفاده از افزودن مقداری از گازهای خواب‌آور مانند هیدروژن یا نیتروژن به مخلوط هلیوم-اکسیژن، تخفیف داده شود.[۱۲۷]

لیزرهای هلیوم-نئون، لیزرهایی با توان کم و پرتویی قرمز رنگ، دارای کاربردهای عملی متنوعی هستند که بارکدخوان، اشاره‌گر لیزری از جمله آن‌ها هستند. البته امروزه این لیزرها، تقریباً در سراسر دنیا با لیزر ارزان‌تری با نام لیزر دیودی جایگزین شده‌اند.[۱۴]

هلیوم به‌علت واکنش ناپذیری و هدایت گرمایی بالا، شفافیت نوترونی و همچنین به‌این علت که در رآکتورها موجب تشکیل ایزوتوپ‌های پرتوزا نمی‌شود، به‌عنوان یک محیط انتقال حرارت در برخی از رآکتورهای هسته‌ای سرد شده با گاز استفاده می‌شود.[۱۱۹]

هلیوم به‌شکل مخلوط با گازهای سنگین‌تر مانند زنون، به‌علت داشتن نسبت ظرفیت حرارتی[aw] بالا و عدد پرنتل پایین، برای سردسازی ترموآکوستیک[ax] استفاده می‌شود.[۱۲۸] بی‌میلی شیمیایی هلیوم دارای چندین مزیت زیست‌محیطی در مقایسه با سیستم‌های سنتی سردسازی است که موجب تخریب لایه ازون و گرمایش جهانی می‌شوند.[۱۲۹]

از هلیوم همچنین در ساخت برخی از هارد دیسک‌ها استفاده می‌شود.[۱۳۰]

کاربردهای علمی[ویرایش]

در بالون هواشناسی علاوه بر هیدروژن از گاز هلیوم نیز جهت پرکردن بالون‌های هواشناسی استفاده می‌شود.

استفاده از هلیوم به دلیل ضریب شکست بسیار پایین، اثرات تحریف کننده تغییرات دما در فضای بین لنزها را در بعضی از تلسکوپ‌ها کاهش می‌دهد.[۱۵] این روش به ویژه در تلسکوپ‌های خورشیدی که در آن لوله تلسکوپ خلاء خیلی سنگین است استفاده می‌شود.[۱۳۱][۱۳۲]

هلیوم یک گاز حامل متداول برای کروماتوگرافی گازی است.

سن سنگها و مواد معدنی حاوی اورانیوم و توریم را می‌توان با اندازه‌گیری سطح هلیوم با فرایندی موسوم به قدمت هلیوم تخمین زد.

هلیوم در دماهای پایین در بیماری‌های کرایوژنیک و در برخی از کاربردهای خاص بیماری کرایوژنیک استفاده می‌شود. به عنوان نمونه کاربردی، هلیوم مایع برای خنک کردن فلزات خاص به دمای بسیار کم مورد نیاز برای ابررسانایی، از جمله در آهنرباهای ابررسانا برای تصویرسازی تشدید مغناطیسی استفاده می‌شود. برخورددهنده هادرونی بزرگ در سرن از ۹۶ تن هلیوم مایع برای حفظ دما در ۱٫۹ کلوین استفاده می‌کند.[۱۳۳]

کاربردهای پزشکی[ویرایش]

هلیوم در آوریل ۲۰۲۰ برای استفاده‌های پزشکی در ایالات متحده برای انسان و حیوانات مورد تأیید قرار گرفت.[۱۳۴][۱۳۵]

ایمنی و احتیاط[ویرایش]

اثرات[ویرایش]
تاثیر هلیوم بر صدای انسان
Problems playing this file? See ویکی‌پدیا:راهنمای رسانه.

هلیوم طبیعی در شرایط استاندارد، آسیب‌رسان نیست. اندازه‌های بسیار اندکی از این ماده در خون انسان پیدا می‌شود. اگر به جای اکسیژن مورد نیاز بدن، هلیوم را تنفس کنیم امکان خفگی پیش می‌آید. نکته‌های ایمنی گفته شده دربارهٔ هلیوم مایع و کار با آن همانند کار با دیگر نیتروژن مایع است. چون دمای آن بسیار پایین است و ممکن است فرد دچار سوختگی در اثر سرما شود.[۵۷]

سرعت صدا در هلیوم نزدیک به سه برابر بیشتر از سرعت آن در هوا است. چون بسامد پایه در گاز با سرعت صدا در گاز متناسب است. هنگامی که هلیوم را تنفس می‌کنیم در بسامد تولیدی توسط مجرای صوتی، تشدید رخ می‌دهد و کیفیت صدا را تغییر می‌دهد.[۱۴][۱۳۶] برعکس این اثر و رسیدن به بسامدهای پایین‌تر هم ممکن است به شرطی که گازهای سنگین تر مانند هگزا فلوراید گوگرد یا زنون را تنفس کنیم.

اگرچه این عنصر از نظر شیمیایی بی اثر است، اما آلودگی هلیوم باعث اختلال در عملکرد سامانه میکرو الکترومکانیکی می‌شود.[۱۳۷]

خطرات[ویرایش]

تنفس بیش از حد هلیوم می‌تواند خطرناک باشد، زیرا هلیوم یک آسفیکسی[ay][توضیح ۷] ساده است، بنابراین اکسیژن مورد نیاز برای تنفس طبیعی را جابجا می‌کند و در پی غیرعادی شدن تنفس، رسیدن اکسیژن به بدن با دشواریِ بسیار جدی روبه‌رو شود.[۱۴][۱۳۸] در سال ۲۰۰۶ در فلوریدا جنوبی دو بزرگسال از جمله تلفات ثبت شده بر از اثر خفگی به علت تنفس هلیوم هستند.[۱۳۹][۱۴۰] در سال ۱۹۹۸ در ویکتوریا، استرالیا دختری به دلیل تنفس کل محتوای یک بادکنک مهمانی حاوی هلیوم بی‌هوش شد و به‌طور موقت دچار کبودی شد.[۱۴۱][۱۴۲][۱۴۳] تنفس هلیوم به‌طور مستقیم از سیلندرهای تحت فشار یا حتی شیرهای پر کننده بادکنک بسیار خطرناک است، زیرا سرعت و فشار زیاد جریان می‌تواند منجر به باروتروما و پارگی کشنده بافت ریه شود.[۱۴۴]

مرگ ناشی از هلیوم نادر است. اولین پرونده ثبت شده در رسانه‌ها مربوط به یک دختر ۱۵ ساله اهل تگزاس بود که در سال ۱۹۹۸ در اثر تنفس هلیوم در مهمانی یکی از دوستانش درگذشت. نوع دقیق مرگ هلیوم مشخص نیست.[۱۴۱][۱۴۲][۱۴۳] در ایالات متحده بین سالهای ۲۰۰۰ تا ۲۰۰۴ مرگ دو نفر گزارش شده‌است، از جمله مردی که در سال ۲۰۰۲ در کارولینای شمالی در اثر باروتروما درگذشت.[۱۳۹][۱۴۴] جوانی که در سال ۲۰۰۳ در ونکوور دچار آسپیراسیون ریوی شد و یک مرد ۲۷ ساله در استرالیا بعد از تنفس از یک کپسول هلیوم در سال ۲۰۰۰ دچار آمبولی شد.[۱۴۰][۱۴۵] و سال ۲۰۱۳ در میشیگان نیز دختری بر اثر هیپوکسی درگذشت.[۱۴۶][۱۴۷][۱۴۸][۱۴۹] در ۲۸ ژانویه، یکی از اعضا گروه موزیک ژاپنی، هنگام ضبط برنامه تلویزیونی پس از هلیوم در حین ضبط دچار آمبولی هوا می شود و به کما می‌رود، این حادثه تا یک هفته بعد علنی نشد و در تاریخ ۴ فوریه ۲۰۱۵ مشخص شد.[۱۵۰][۱۵۱]

موارد ایمنی هلیوم کرایوژنیک مشابه موارد با نیتروژن مایع است. دمای بسیار پایین آن می‌تواند منجر به سوختگی سرما شود و در صورت عدم نصب وسایل فشارسنج، نسبت انبساط مایع به گاز می‌تواند باعث انفجار شود. ظروف گاز هلیوم در دمای ۵ تا ۱۰ کلوین به دلیل انبساط حرارتی سریع و قابل توجه که هنگام گرم شدن گاز هلیوم در کمتر از ۱۰ کلوین به دمای اتاق می‌رسد باید به گونه‌ای به کار گرفته شوند که گویی حاوی هلیوم مایع هستند.[۵۷] در فشارهای بالا (بیش از حدود ۲۰ اتمسفر یا دو مگاپاسکال)، مخلوطی از هلیوم و اکسیژن (هلیوکس) می‌تواند منجر به سندرم عصبی با فشار بالا، نوعی اثر بی‌حس کننده معکوس شود. اضافه کردن مقدار کمی ازت به مخلوط می‌تواند مشکل را کاهش دهد.[۱۵۲][۱۲۶]

پانویس[ویرایش]

  1. ↑ برخی از پژوهشگران معتقدند که بهتر است هلیوم به‌جای این‌که روی گروه گازهای نجیب قرار داده شود، بالای عنصر بریلیم قرار و گروه فلزات قلیایی خاکی قرار داده شود. دلایلی که برای این ایده مطرح شده توسط برخی از پژوهشگران برشمرده می‌شود عبارت‌است از: آرایش الکترونی هلیوم در حالت پایه به‌صورت ۱s۲ و مشابه عناصر موجود در گروه فلزات قلیایی خاکی است، روند پتانسیل یونش و الکترون خواهی هلیوم، واکنش‌پذیری پیش‌بینی شده کمی بیشتر هلیوم در مقایسه با نئون، تفاوت هلیوم با روند موجود در گازهای نجیب، مقایسه ترکیبات پیش‌بینی شده برای هلیوم با بریلیم (ترکیبات پیش‌بینی شده برای نئون ناپایدار هستند)، ساختار بلوری شش‌گوشه مرکزپر برای هلیوم جامد، شباهت با بریلیم و منیزیم و عدم وجود چنین شباهتی با نئون و آرگون، این ایده که جدول تناوبی به‌جای مواد ساده، باید بر مبنای آرایش الکترونی و عناصر شیمیایی باشد و در نهایت روند بی‌قاعدگی موجود در ردیف اول جدول تناوبی (s >> p > d > f). برخی از حامیان این ایده چارلز جنت (Charles Janet) و هنری بنت (Henry A. Bent) هستند. این موضوع همچنین توسط افرادی مانند اریک سری (Eric Scerri) و ایروینگ لانگمویر نیز به بحث گذاشته شده‌است.[۵][۶][۷][۸][۹] با این‌حال، اغلب شیمی‌دان‌ها، ترجیح می‌دهند که هلیوم به‌خاطر داشتن بی‌میلی شیمیایی عجیب و فوق العاده نزدیکش به گازهای نجیبی مانند نئون و آرگون، بر روی نئون و گروه گازهای نجیب قرار داشته باشد.[۱۰]

توضیحات[ویرایش]

  1. ↑ گازی که به‌خاطر داشتن چگالی کمتر از گازهای موجود در جو زمین، در جو زمین به بالا می‌رود.
  2. ↑ زمانی که یک ماده ابرشاره توسط امواج گرم می‌شود، انبساط موجب افزایش و توسعه سطح مایع و در نتیجه ایجاد یک چشمه می‌شود.
  3. ↑ پدیده‌ای در مکانیک کوانتومی که در آن انتقال گرما، برخلاف روش معمول و متداول واپخش، به‌صورت موج‌مانند انجام می‌شود.
  4. ↑ هسته دارای هاله، به هسته‌ای گفته می‌شود که توسط ابری هاله مانند از پروتون یا نوترون احاطه شده‌است و درنتیجه بزرگ‌تر از یک هسته معمولی و فاقد هاله دیده می‌شود
  5. ↑ ترکیبی یونی که الکترون به‌عنوان یون منفی آن است. ترکیب [Na(NH۳)۶]+,e− یک الکترید است.
  6. ↑ آزمون افزایش ناگهانی آنتالپی، آزمونی برای بررسی شرایط جریان آیرودینامیک، حرارت‌دهی آیرودینامیک، ورود مجدد به جو زمین، احتراق،سینتیک شیمیایی، بالستیک و دیگر اثرات است.
  7. ↑ گاز آسیفیکس، گازی است غیرسمی یا دارای سمیت کم که موجب کاهش غلظت یا جایگزینی اکسیژن موجود در هوای مورد تنفس است.

واژه‌نامه[ویرایش]

  1. ↑ ἥλιος
  2. ↑ Erasmus Haworth
  3. ↑ Hamilton Cady
  4. ↑ David McFarland
  5. ↑ Richard Threlfall
  6. ↑ Barrage Balloon
  7. ↑ Hampton Roads
  8. ↑ Bolling Air Force Base
  9. ↑ USS Shenandoah
  10. ↑ Lifting gas
  11. ↑ Shielded Arc Welding
  12. ↑ National Helium Reserve
  13. ↑ Helium Act of 1925
  14. ↑ United States Bureau of Mines
  15. ↑ Cliffside
  16. ↑ Hugoton Gas Field
  17. ↑ Air Products & Chemicals
  18. ↑ High-energy electron-scattering experiments
  19. ↑ Cryogenic liquids
  20. ↑ Two-fluid model
  21. ↑ Fountain effect
  22. ↑ Sintered disc
  23. ↑ Second sound
  24. ↑ Rollin film
  25. ↑ Bernard V. Rollin
  26. ↑ Third sound
  27. ↑ Gerald Kulcinski
  28. ↑ Nuclear halo
  29. ↑ Liquid drop model
  30. ↑ Fluoroheliate
  31. ↑ Metastable
  32. ↑ Endohedral fullerene
  33. ↑ Electride
  34. ↑ Heterosphere
  35. ↑ Pitchblende
  36. ↑ Meteoric iron
  37. ↑ Standard cubic meter
  38. ↑ Panhandle Field
  39. ↑ National Helium Reserve
  40. ↑ Responsible Helium Administration and Stewardship Act
  41. ↑ ISO
  42. ↑ Future of helium as a natural resource
  43. ↑ Impulse facility
  44. ↑ Helium integral test
  45. ↑ Trimix
  46. ↑ Heliair
  47. ↑ Deep diving
  48. ↑ High-pressure nervous syndrome
  49. ↑ Heat capacity ratio
  50. ↑ Thermoacoustic refrigeration
  51. ↑ Asphyxiant gas

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  1. ↑ Meija, Juris; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
  2. ↑ Shuen-Chen Hwang, Robert D. Lein, Daniel A. Morgan (2005). "Noble Gases". Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Wiley. pp. 343–383. doi:10.1002/0471238961.0701190508230114.a01.
  3. ↑ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  4. ↑ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. pp. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
  5. ↑ Grochala, Wojciech (1 November 2017). "On the position of helium and neon in the Periodic Table of Elements". Foundations of Chemistry. 20 (2018): 191–207. doi:10.1007/s10698-017-9302-7.
  6. ↑ Bent Weberg, Libby (18 January 2019). ""The" periodic table". Chemical & Engineering News. 97 (3). Retrieved 27 March 2020.
  7. ↑ Grandinetti, Felice (23 April 2013). "Neon behind the signs". Nature Chemistry. 5 (2013): 438. Bibcode:2013NatCh...5..438G. doi:10.1038/nchem.1631. PMID 23609097. Retrieved 27 March 2019.
  8. ↑ Kurushkin, Mikhail (2020). "Helium's placement in the Periodic Table from a crystal structure viewpoint". IUCrJ. 7 (4): 1–2. doi:10.1107/S2052252520007769. Retrieved 19 June 2020.
  9. ↑ Labarca, Martín; Srivaths, Akash (2016). "On the Placement of Hydrogen and Helium in the Periodic System: A New Approach". Bulgarian Journal of Science Education. 25 (4): 514–530. Retrieved 19 June 2020.
  10. ↑ Lewars, Errol G. (5 December 2008). Modeling Marvels: Computational Anticipation of Novel Molecules. Springer Science & Business Media. pp. 69–71. ISBN 978-1-4020-6973-4. Archived from the original on 19 May 2016.
  11. ↑ Helium: Up, Up and Away? بایگانی‌شده در ۲۲ اوت ۲۰۱۰ توسط Wayback Machine Melinda Rose, Photonics Spectra, Oct. 2008. Accessed Feb 27, 2010. For a more authoritative but older 1996 pie chart showing U.S. helium use by sector, showing much the same result, see the chart reproduced in "Applications" section of this article.
  12. ↑ Kirk, Wendy L. "Cleveite [not Clevite] and helium". Museums & Collections Blog. University College London. Archived from the original on 18 October 2018. Retrieved 18 August 2017.
  13. ↑ Kochhar, R. K. (1991). "French astronomers in India during the 17th – 19th centuries". Journal of the British Astronomical Association. ۱۰۱ (۲): ۹۵–۱۰۰. Bibcode:1991JBAA..101...95K.
  14. ↑ ۱۴٫۰ ۱۴٫۱ ۱۴٫۲ ۱۴٫۳ ۱۴٫۴ ۱۴٫۵ ۱۴٫۶ ۱۴٫۷ ۱۴٫۸ ۱۴٫۹ Emsley, John (2001). Nature's Building Blocks. Oxford: Oxford University Press. pp. 175–179. ISBN 978-0-19-850341-5.
  15. ↑ ۱۵٫۰۰ ۱۵٫۰۱ ۱۵٫۰۲ ۱۵٫۰۳ ۱۵٫۰۴ ۱۵٫۰۵ ۱۵٫۰۶ ۱۵٫۰۷ ۱۵٫۰۸ ۱۵٫۰۹ ۱۵٫۱۰ ۱۵٫۱۱ ۱۵٫۱۲ ۱۵٫۱۳ ۱۵٫۱۴ ۱۵٫۱۵ ۱۵٫۱۶ ۱۵٫۱۷ ۱۵٫۱۸ ۱۵٫۱۹ Hampel, Clifford A. (1968). The Encyclopedia of the Chemical Elements. New York: Van Nostrand Reinhold. pp. 256–268. ISBN 978-0-442-15598-8.
  16. ↑ Harper, Douglas. "helium". واژه‌نامه ریشه‌شناسی زبان انگلیسی برخط.
  17. ↑ Thomson, William (August 3, 1871). "Inaugural Address of Sir William Thomson". Nature. 4 (92): 261–278 [268]. Bibcode:1871Natur...4..261.. doi:10.1038/004261a0. PMC 2070380. Archived from the original on December 2, 2016. Retrieved February 22, 2016. 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
  18. ↑ Stewart, Alfred Walter (2008). Recent Advances in Physical and Inorganic Chemistry. BiblioBazaar, LLC. p. ۲۰۱. ISBN 0-554-80513-8.
  19. ↑ 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. ۵۸ (۳۴۷–۳۵۲): ۶۵–۶۷. doi:10.1098/rspl.1895.0006.
  20. ↑ Ramsay, William (1895). "Helium, a Gaseous Constituent of Certain Minerals. Part I". Proceedings of the Royal Society of London. ۵۸ (۳۴۷–۳۵۲): ۸۰–۸۹. doi:10.1098/rspl.1895.0010.
  21. ↑ Ramsay, William (1895). "Helium, a Gaseous Constituent of Certain Minerals. Part II--". Proceedings of the Royal Society of London. ۵۹ (۱): ۳۲۵–۳۳۰. doi:10.1098/rspl.1895.0097.
  22. ↑ (آلمانی) Langlet, N. A. (1895). "Das Atomgewicht des Heliums". Zeitschrift für anorganische Chemie (به German). ۱۰ (۱): ۲۸۹–۲۹۲. doi:10.1002/zaac.18950100130.
  23. ↑ Weaver, E.R. (1919). "Bibliography of Helium Literature". Industrial & Engineering Chemistry.
  24. ↑ Munday, Pat (1999). John A. Garraty and Mark C. Carnes, ed. Biographical entry for W.F. Hillebrand (1853–1925), geochemist and U.S. Bureau of Standards administrator in American National Biography. ۱۰–۱۱. Oxford University Press. pp. ۸۰۸–۹, ۲۲۷–۸.
  25. ↑ van Delft, Dirk (2008). "Little cup of Helium, big Science" (PDF). Physics today: ۳۶–۴۲. Archived from the original (PDF) on 25 June 2008. Retrieved 2008-07-20.
  26. ↑ "Coldest Cold". Time Inc. 1929-06-10. Archived from the original on 21 July 2013. Retrieved 2008-07-27.
  27. ↑ Kapitza, P. (1938). "Viscosity of Liquid Helium below the λ-Point". Nature. ۱۴۱ (۳۵۵۸): ۷۴. Bibcode:1938Natur.141...74K. doi:10.1038/141074a0.
  28. ↑ Osheroff, D. D. ; Richardson, R. C. ; Lee, D. M. (1972). "Evidence for a New Phase of Solid He۳". Phys. Rev. Lett. ۲۸ (۱۴): ۸۸۵–۸۸۸. Bibcode:1972PhRvL..28..885O. doi:10.1103/PhysRevLett.28.885.
  29. ↑ McFarland, D. F. (1903). "Composition of Gas from a Well at Dexter, Kan". Transactions of the Kansas Academy of Science. 19: 60–62. doi:10.2307/3624173. JSTOR 3624173.
  30. ↑ "Discovery of Helium in Natural Gas at the University of Kansas". National Historic Chemical Landmarks. American Chemical Society. Archived from the original on 2014-02-26. Retrieved 2014-02-21.
  31. ↑ Cady, H. P.; McFarland, D. F. (1906). "Helium in Natural Gas". Science. 24 (611): 344. Bibcode:1906Sci....24..344D. doi:10.1126/science.24.611.344. PMID 17772798.
  32. ↑ Cady, H. P.; McFarland, D. F. (1906). "Helium in Kansas Natural Gas". Transactions of the Kansas Academy of Science. 20: 80–81. doi:10.2307/3624645. JSTOR 3624645.
  33. ↑ Emme, Eugene M. comp., ed. (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. pp. 11–19.
  34. ↑ Hilleret, N. (1999). "Leak Detection" (PDF). In S. Turner. CERN Accelerator School, vacuum technology: proceedings: Scanticon Conference Centre, Snekersten, Denmark, 28 May – 3 June 1999. Geneva, Switzerland: CERN. pp. 203–212. At the origin of the helium leak detection method was the Manhattan Project and the unprecedented leak-tightness requirements needed by the uranium enrichment plants. The required sensitivity needed for the leak checking led to the choice of a mass spectrometer designed by Dr. A.O.C. Nier tuned on the helium mass.
  35. ↑ Williamson, John G. (1968). "Energy for Kansas". Transactions of the Kansas Academy of Science. 71 (4): 432–438. doi:10.2307/3627447. JSTOR 3627447.
  36. ↑ "Conservation Helium Sale" (PDF). Federal Register. 70 (193): 58464. 2005-10-06. Archived from the original (PDF) on 2008-10-31. Retrieved 2008-07-20.
  37. ↑ Stwertka, Albert (1998). Guide to the Elements: Revised Edition. New York; Oxford University Press, p. 24. شابک ‎۰-۱۹-۵۱۲۷۰۸-۰
  38. ↑ Helium Privatization Act of 1996 Pub.L. 104-273
  39. ↑ Executive Summary. nap.edu. 2000. doi:10.17226/9860. ISBN 978-0-309-07038-6. Archived from the original on 2008-03-27. Retrieved 2008-07-20.
  40. ↑ Mullins, P. V.; Goodling, R. M. (1951). Helium. Bureau of Mines / Minerals yearbook 1949. pp. 599–602. Archived from the original on 2008-12-06. Retrieved 2008-07-20.
  41. ↑ "Helium End User Statistic" (PDF). U.S. Geological Survey. Archived from the original (PDF) on 2008-09-21. Retrieved 2008-07-20.
  42. ↑ ۴۲٫۰ ۴۲٫۱ ۴۲٫۲ Smith, E. M.; Goodwin, T. W.; Schillinger, J. (2003). "Challenges to the Worldwide Supply of Helium in the Next Decade". Advances in Cryogenic Engineering. 49. A (710): 119–138. Bibcode:2004AIPC..710..119S. doi:10.1063/1.1774674.
  43. ↑ Kaplan, Karen H. (June 2007). "Helium shortage hampers research and industry". Physics Today. American Institute of Physics. 60 (6): 31–32. Bibcode:2007PhT....60f..31K. doi:10.1063/1.2754594.
  44. ↑ Basu, Sourish (October 2007). Yam, Philip, ed. "Updates: Into Thin Air". Scientific American. 297 (4). Scientific American, Inc. p. 18. Archived from the original on 2008-12-06. Retrieved 2008-08-04.
  45. ↑ ۴۵٫۰ ۴۵٫۱ ۴۵٫۲ Newcomb, Tim (21 August 2012). "There's a Helium Shortage On—and It's Affecting More than Just Balloons". Time.com. Archived from the original on 29 December 2013. Retrieved 2013-09-16.
  46. ↑ "Air Liquide | the world leader in gases, technologies and services for Industry and Health". 19 February 2015. Archived from the original on 2014-09-14. Retrieved 2015-05-25. Air Liquide Press Release.
  47. ↑ "Middle East turmoil is disrupting a vital resource for nuclear energy, space flight and birthday balloons". washingtonpost.com. 26 June 2017. Archived from the original on 26 June 2017. Retrieved 26 June 2017.
  48. ↑ http://www.gasworld.com/2015-what-lies-ahead-part-1/2004706.article بایگانی‌شده در ۲۰۱۵-۰۱-۱۷ توسط Wayback Machine Gasworld, 25 Dec 2014.
  49. ↑ "Will Air Products' (APD) Earnings Surprise Estimates in Q2? - Analyst Blog". NASDAQ.com. April 28, 2015. Archived from the original on July 15, 2019. Retrieved August 4, 2019.
  50. ↑ Watkins, Thayer. "The Old Quantum Physics of Niels Bohr and the Spectrum of Helium: A Modified Version of the Bohr Model". San Jose State University. Archived from the original on 2009-05-26. Retrieved 2009-06-24.
  51. ↑ Lewars, Errol G. (2008). Modelling Marvels. Springer. pp. ۷۰–۷۱. ISBN 1-4020-6972-3.
  52. ↑ Weiss, Ray F. (1971). "Solubility of helium and neon in water and seawater". J. Chem. Eng. Data. ۱۶ (۲): ۲۳۵–۲۴۱. doi:10.1021/je60049a019.
  53. ↑ 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. ۷۰ (۱۰): ۱۸۹۵–۱۹۰۴. doi:10.1351/pac199870101895.
  54. ↑ Stone, Jack A. ; Stejskal, Alois (2004). "Using helium as a standard of refractive index: correcting errors in a gas refractometer". Metrologia. ۴۱ (۳): ۱۸۹–۱۹۷. Bibcode:2004Metro..41..189S. doi:10.1088/0026-1394/41/3/012.
  55. ↑ Buhler, F. ; Axford, W. I. ; Chivers, H. J. A. ; Martin, K. (1976). "Helium isotopes in an aurora". J. Geophys. Res. ۸۱ (۱): ۱۱۱–۱۱۵. Bibcode:1976JGR....81..111B. doi:10.1029/JA081i001p00111.
  56. ↑ "Solid Helium". Department of Physics دانشگاه آلبرتا. 2005-10-05. Archived from the original on 31 May 2008. Retrieved 2008-07-20.
  57. ↑ ۵۷٫۰ ۵۷٫۱ ۵۷٫۲ ۵۷٫۳ ۵۷٫۴ ۵۷٫۵ Lide, D. R., ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
  58. ↑ Grilly, E. R. (1973). "Pressure-volume-temperature relations in liquid and solid 4He". Journal of Low Temperature Physics. ۱۱ (۱–۲): ۳۳–۵۲. Bibcode:1973JLTP...11...33G. doi:10.1007/BF00655035.
  59. ↑ Henshaw, D. B. (1958). "Structure of Solid Helium by Neutron Diffraction". Physical Review Letters. ۱۰۹ (۲): ۳۲۸–۳۳۰. Bibcode:1958PhRv..109..328H. doi:10.1103/PhysRev.109.328.
  60. ↑ Lide, D. R., ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. p. 6-120. ISBN 0-8493-0486-5.
  61. ↑ Hohenberg, P. C.; Martin, P. C. (2000). "Microscopic Theory of Superfluid Helium". Annals of Physics. 281 (1–2): 636–705 12091211. Bibcode:2000AnPhy.281..636H. doi:10.1006/aphy.2000.6019.
  62. ↑ Warner, Brent. "Introduction to Liquid Helium". NASA. Archived from the original on 2005-09-01. Retrieved 2007-01-05.
  63. ↑ Fairbank, H. A.; Lane, C. T. (1949). "Rollin Film Rates in Liquid Helium". Physical Review. 76 (8): 1209–1211. Bibcode:1949PhRv...76.1209F. doi:10.1103/PhysRev.76.1209.
  64. ↑ Rollin, B. V.; Simon, F. (1939). "On the 'film' phenomenon of liquid helium II". Physica. 6 (2): 219–230. Bibcode:1939Phy.....6..219R. doi:10.1016/S0031-8914(39)80013-1.
  65. ↑ Ellis, Fred M. (2005). "Third sound". Wesleyan Quantum Fluids Laboratory. Archived from the original on 2007-06-21. Retrieved 2008-07-23.
  66. ↑ Bergman, D. (1949). "Hydrodynamics and Third Sound in Thin He II Films". Physical Review. 188 (1): 370–384. Bibcode:1969PhRv..188..370B. doi:10.1103/PhysRev.188.370.
  67. ↑ Emsley, John (2001). Nature's Building Blocks. Oxford: Oxford University Press. pp. ۱۷۵–۱۷۹. ISBN 0-19-850341-5.
  68. ↑ ۶۸٫۰ ۶۸٫۱ Weiss, Achim. "Elements of the past: Big Bang Nucleosynthesis and observation". Max Planck Institute for Gravitational Physics. Archived from the original on 2010-07-29. Retrieved 2008-06-23.; Coc, Alain; Vangioni-Flam, Elisabeth; Descouvemont, Pierre; Adahchour, Abderrahim; Angulo, Carmen (2004). "Updated Big Bang Nucleosynthesis confronted to WMAP observations and to the Abundance of Light Elements". Astrophysical Journal. 600 (2): 544–552. arXiv:astro-ph/0309480. Bibcode:2004ApJ...600..544C. doi:10.1086/380121.
  69. ↑ ۶۹٫۰ ۶۹٫۱ Anderson, Don L. ; Foulger, G. R. ; Meibom, A. (2006-09-02). "Helium Fundamentals". MantlePlumes.org. Archived from the original on 8 February 2007. Retrieved 2008-07-20.
  70. ↑ Novick, Aaron (1947). "Half-Life of Tritium". Physical Review. ۷۲ (۱۰): ۹۷۲–۹۷۲. Bibcode:1947PhRv...72..972N. doi:10.1103/PhysRev.72.972.2.
  71. ↑ Zastenker G. N. et al. (2002). "Isotopic Composition and Abundance of Interstellar Neutral Helium Based on Direct Measurements". Astrophysics. ۴۵ (۲): ۱۳۱–۱۴۲. Bibcode:2002Ap.....45..131Z. doi:10.1023/A:1016057812964. Archived from the original on 1 October 2007. Retrieved 2008-07-20.
  72. ↑ "Lunar Mining of Helium-3". Fusion Technology Institute of the University of Wisconsin-Madison. 2007-10-19. Archived from the original on 9 June 2010. Retrieved 2008-07-09.
  73. ↑ Slyuta, E. N. ; Abdrakhimov, A. M. ; Galimov, E. M. (2007). "The estimation of helium-3 probable reserves in lunar regolith" (PDF). Lunar and Planetary Science XXXVIII. Archived (PDF) from the original on 5 July 2008. Retrieved 2008-07-20.
  74. ↑ Hedman, Eric R. (2006-01-16). "A fascinating hour with Gerald Kulcinski". The Space Review. Archived from the original on 9 January 2011. Retrieved 2008-07-20.
  75. ↑ Hiby, Julius W. (1939). "Massenspektrographische Untersuchungen an Wasserstoff- und Heliumkanalstrahlen (H+
    3    , H−
    2    , HeH+
    , HeD+
    , He−
    )". Annalen der Physik. 426 (5): 473–487. Bibcode:1939AnP...426..473H. doi:10.1002/andp.19394260506.
  76. ↑ Friedrich, Bretislav (8 April 2013). "A Fragile Union Between Li and He Atoms". Physics. 6: 42. Bibcode:2013PhyOJ...6...42F. doi:10.1103/Physics.6.42. hdl:11858/00-001M-0000-000E-F3CF-5. Archived from the original on 29 August 2017. Retrieved 24 August 2019.
  77. ↑ Wong, Ming Wah (2000). "Prediction of a Metastable Helium Compound: HHeF". Journal of the American Chemical Society. 122 (26): 6289–6290. doi:10.1021/ja9938175.
  78. ↑ "Collapse of helium's chemical nobility predicted by Polish chemist" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2009-03-19. Retrieved 2009-05-15.
  79. ↑ Saunders, Martin; Jiménez-Vázquez, Hugo A.; Cross, R. James; Poreda, Robert J. (1993). "Stable Compounds of Helium and Neon: He@C60 and Ne@C60". Science. 259 (5100): 1428–1430. Bibcode:1993Sci...259.1428S. doi:10.1126/science.259.5100.1428. PMID 17801275.
  80. ↑ Saunders, Martin; Jiménez-Vázquez, Hugo A.; Cross, R. James; Mroczkowski, Stanley; Freedberg, Darón I.; Anet, Frank A. L. (1994). "Probing the interior of fullerenes by 3He NMR spectroscopy of endohedral 3He@C60 and 3He@C70". Nature. 367 (6460): 256–258. Bibcode:1994Natur.367..256S. doi:10.1038/367256a0.
  81. ↑ Vos, W. L.; Finger, L. W.; Hemley, R. J.; Hu, J. Z.; Mao, H. K.; Schouten, J. A. (1992). "A high-pressure van der Waals compound in solid nitrogen-helium mixtures". Nature. 358 (6381): 46–48. Bibcode:1992Natur.358...46V. doi:10.1038/358046a0.
  82. ↑ Dong, Xiao; Oganov, Artem R.; Goncharov, Alexander F.; Stavrou, Elissaios; Lobanov, Sergey; Saleh, Gabriele; Qian, Guang-Rui; Zhu, Qiang; Gatti, Carlo; Deringer, Volker L.; Dronskowski, Richard; Zhou, Xiang-Feng; Prakapenka, Vitali B.; Konôpková, Zuzana; Popov, Ivan A.; Boldyrev, Alexander I.; Wang, Hui-Tian (2017). "A stable compound of helium and sodium at high pressure". Nature Chemistry. 9 (5): 440–445. arXiv:1309.3827. Bibcode:2017NatCh...9..440D. doi:10.1038/nchem.2716. ISSN 1755-4330. PMID 28430195.
  83. ↑ کشف بی‌سابقه میدان بزرگ گاز ارزشمند «هلیوم» خبرگزاری انتخاب
  84. ↑ Oliver, B. M.; Bradley, James G. (1984). "Helium concentration in the Earth's lower atmosphere". Geochimica et Cosmochimica Acta. 48 (9): 1759–1767. Bibcode:1984GeCoA..48.1759O. doi:10.1016/0016-7037(84)90030-9.
  85. ↑ "The Atmosphere: Introduction". JetStream – Online School for Weather. National Weather Service. 2007-08-29. Archived from the original on January 13, 2008. Retrieved 2008-07-12.
  86. ↑ Lie-Svendsen, Ø.; Rees, M. H. (1996). "Helium escape from the terrestrial atmosphere: The ion outflow mechanism". Journal of Geophysical Research. 101 (A2): 2435–2444. Bibcode:1996JGR...101.2435L. doi:10.1029/95JA02208.
  87. ↑ Strobel, Nick (2007). "Atmospheres". Nick Strobel's Astronomy Notes. Archived from the original on 2010-09-28. Retrieved 2007-09-25.
  88. ↑ G. Brent Dalrymple. "How Good Are Those Young-Earth Arguments?". Archived from the original on 2011-06-07. Retrieved 2011-02-13.
  89. ↑ "Cleveite". Mindat.org. Retrieved 14 February 2020.
  90. ↑ "Pitchblende". Mindat.org. Retrieved 14 February 2020.
  91. ↑ "Monazite". Mindat.org. Retrieved 14 February 2020.
  92. ↑ "Monazite-(Ce)". Mindat.org. Retrieved 14 February 2020.
  93. ↑ Cook, Melvine A. (1957). "Where is the Earth's Radiogenic Helium?". Nature. 179 (4552): 213. Bibcode:1957Natur.179..213C. doi:10.1038/179213a0.
  94. ↑ Aldrich, L. T.; Nier, Alfred O. (1948). "The Occurrence of He3 in Natural Sources of Helium". Phys. Rev. 74 (11): 1590–1594. Bibcode:1948PhRv...74.1590A. doi:10.1103/PhysRev.74.1590.
  95. ↑ Morrison, P.; Pine, J. (1955). "Radiogenic Origin of the Helium Isotopes in Rock". Annals of the New York Academy of Sciences. 62 (3): 71–92. Bibcode:1955NYASA..62...71M. doi:10.1111/j.1749-6632.1955.tb35366.x.
  96. ↑ Zartman, R. E.; Wasserburg, G. J.; Reynolds, J. H. (1961). "Helium Argon and Carbon in Natural Gases" (PDF). Journal of Geophysical Research. 66 (1): 277–306. Bibcode:1961JGR....66..277Z. doi:10.1029/JZ066i001p00277. Archived from the original (PDF) on 2017-08-09. Retrieved 2019-01-29.
  97. ↑ Broadhead, Ronald F. (2005). "Helium in New Mexico—geology distribution resource demand and exploration possibilities" (PDF). New Mexico Geology. 27 (4): 93–101. Archived from the original (PDF) on 2012-03-30. Retrieved 2008-07-21.
  98. ↑ "PressTV". Archived from the original on 2016-03-03. Retrieved 2014-09-28.
  99. ↑ "Press release: The unbearable lightness of helium..." European Association of Geochemistry. Archived from the original on 2015-09-06. Retrieved 5 March 2017.
  100. ↑ Editor, Ian Sample Science (28 June 2016). "Huge helium gas find in east Africa averts medical shortage". The Guardian. Archived from the original on 22 February 2017. Retrieved 5 March 2017.
  101. ↑ Winter, Mark (2008). "Helium: the essentials". University of Sheffield. Archived from the original on 2008-07-14. Retrieved 2008-07-14.
  102. ↑ Cai, Z.; et al. (2007). Modelling Helium Markets (PDF). University of Cambridge. Archived from the original (PDF) on 2009-03-26. Retrieved 2008-07-14.
  103. ↑ Helium (PDF). Mineral Commodity Summaries. U.S. Geological Survey. 2009. pp. 74–75. Archived from the original (PDF) on 2009-08-14. Retrieved 2009-12-19.
  104. ↑ ۱۰۴٫۰ ۱۰۴٫۱ "Air Liquide and Linde in Helium Hunt as Texas Reserves Dry Up". Bloomberg. 2014. Archived from the original on 2017-03-10. Retrieved 2017-03-07.
  105. ↑ Briggs, Helen (28 June 2016). "Helium discovery a 'game-changer'". BBC News. Archived from the original on 28 June 2016. Retrieved 2016-06-28.
  106. ↑ Sample, Ian (28 June 2016). "Huge helium gas find in east Africa averts medical shortage". The Guardian. Archived from the original on 29 June 2016. Retrieved 29 June 2016.
  107. ↑ Pierce, A. P. , Gott, G. B. , and Mytton, J. W. (1964). "Uranium and Helium in the Panhandle Gas Field Texas, and Adjacent Areas", Geological Survey Professional Paper 454-G, Washington:US Government Printing Office
  108. ↑ "Responsible Helium Administration and Stewardship Act (H.R. 527)". House Committee on Natural Resources. Committee on Natural Resources United States House of Representatives. Archived from the original on 2017-03-06. Retrieved 5 March 2017.
  109. ↑ Belyakov, V. P.; Durgar'yan, S. G.; Mirzoyan, B. A. (1981). "Membrane technology—A new trend in industrial gas separation". Chemical and Petroleum Engineering. 17 (1): 19–21. doi:10.1007/BF01245721.
  110. ↑ Committee on the Impact of Selling, Table 4.2 بایگانی‌شده در ۲۰۱۴-۰۹-۱۰ توسط Wayback Machine
  111. ↑ Committee on the Impact of Selling, see page 40 بایگانی‌شده در ۲۰۱۴-۰۵-۲۹ توسط Wayback Machine for the estimate of total theoretical helium production by neon and liquid air plants
  112. ↑ Dee, P. I.; Walton E. T. S. (1933). "A Photographic Investigation of the Transmutation of Lithium and Boron by Protons and of Lithium by Ions of the Heavy Isotope of Hydrogen" (PDF). Proceedings of the Royal Society of London. 141 (845): 733–742. Bibcode:1933RSPSA.141..733D. doi:10.1098/rspa.1933.0151.
  113. ↑ Connor, Steve (23 August 2010). "Richard Coleman campaigning against US Congress' decision to sell all helium supplies by 2015". London: Independent.co.uk. Archived from the original on 14 November 2010. Retrieved 2010-11-27.
  114. ↑ Nuttall, William J.; Clarke, Richard H.; Glowacki, Bartek A. (2012). "Resources: Stop squandering helium". Nature. 485 (7400): 573–575. Bibcode:2012Natur.485..573N. doi:10.1038/485573a. PMID 22660302.
  115. ↑ U.S. Department of the Interior, U.S. Geological Survey (2015). "Helium". Mineral Commodity Summaries 2014. pp. 72–73. Archived from the original (PDF) on 2014-04-04. Retrieved 2014-05-31.
  116. ↑ Helium sell-off risks future supply بایگانی‌شده در ۲۰۱۲-۰۶-۱۰ توسط Wayback Machine, Michael Banks, Physics World, 27 January 2010. accessed February 27, 2010.
  117. ↑ Beckwith, I. E.; Miller, C. G. (1990). "Aerothermodynamics and Transition in High-Speed Wind Tunnels at Nasa Langley". Annual Review of Fluid Mechanics. 22 (1): 419–439. Bibcode:1990AnRFM..22..419B. doi:10.1146/annurev.fl.22.010190.002223.
  118. ↑ Morris, C.I. (2001). Shock Induced Combustion in High Speed Wedge Flows (PDF). Stanford University Thesis. Archived from the original (PDF) on 2009-03-04.
  119. ↑ ۱۱۹٫۰ ۱۱۹٫۱ "Helium". Van Nostrand's Encyclopedia of Chemistry. Wiley-Interscience. 2005. pp. 764–765. ISBN 978-0-471-61525-5.
  120. ↑ Hablanian, M. H. (1997). High-vacuum technology: a practical guide. CRC Press. p. 493. ISBN 978-0-8247-9834-5.
  121. ↑ Ekin, Jack W. (2006). Experimental Techniques for Low-Temperature measurements. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-857054-7.
  122. ↑ Fowler, B.; Ackles, K. N.; G, Porlier (1985). "Effects of inert gas narcosis on behavior—a critical review". Undersea Biomedical Research. 12 (4): 369–402. PMID 4082343. Archived from the original on 2010-12-25. Retrieved 2008-06-27.
  123. ↑ Thomas, J. R. (1976). "Reversal of nitrogen narcosis in rats by helium pressure". Undersea Biomed. Res. 3 (3): 249–59. PMID 969027. Archived from the original on 2008-12-06. Retrieved 2008-08-06.
  124. ↑ Butcher, Scott J.; Jones, Richard L.; Mayne, Jonathan R.; Hartley, Timothy C.; Petersen, Stewart R. (2007). "Impaired exercise ventilatory mechanics with the self-contained breathing apparatus are improved with heliox". European Journal of Applied Physiology. 101 (6): 659–69. doi:10.1007/s00421-007-0541-5. PMID 17701048.
  125. ↑ "Heliox21". Linde Gas Therapeutics. 27 January 2009. Archived from the original on 10 September 2011. Retrieved 13 April 2011.
  126. ↑ ۱۲۶٫۰ ۱۲۶٫۱ Hunger, W. L. , Jr.; Bennett, P. B. (1974). "The causes, mechanisms and prevention of the high pressure nervous syndrome". Undersea Biomed. Res. 1 (1): 1–28. ISSN 0093-5387. OCLC 2068005. PMID 4619860. Archived from the original on 2010-12-25. Retrieved 2008-04-07.
  127. ↑ Rostain, J. C.; Gardette-Chauffour, M. C.; Lemaire, C.; Naquet, R. (1988). "Effects of a H2-He-O2 mixture on the HPNS up to 450 msw". Undersea Biomed. Res. 15 (4): 257–70. OCLC 2068005. PMID 3212843. Archived from the original on 2008-12-06. Retrieved 2008-06-24.
  128. ↑ Belcher, James R.; Slaton, William V.; Raspet, Richard; Bass, Henry E.; Lightfoot, Jay (1999). "Working gases in thermoacoustic engines". The Journal of the Acoustical Society of America. 105 (5): 2677–2684. Bibcode:1999ASAJ..105.2677B. doi:10.1121/1.426884. PMID 10335618.
  129. ↑ Makhijani, Arjun; Gurney, Kevin (1995). Mending the Ozone Hole: Science, Technology, and Policy. MIT Press. ISBN 978-0-262-13308-1.
  130. ↑ Gallagher, Sean (November 4, 2013). "HGST balloons disk capacity with helium-filled 6TB drive". Ars Technica. Archived from the original on July 7, 2017. Retrieved June 14, 2017.
  131. ↑ Jakobsson, H. (1997). "Simulations of the dynamics of the Large Earth-based Solar Telescope". Astronomical & Astrophysical Transactions. 13 (1): 35–46. Bibcode:1997A&AT...13...35J. doi:10.1080/10556799708208113.
  132. ↑ Engvold, O.; Dunn, R.B.; Smartt, R. N.; Livingston, W. C. (1983). "Tests of vacuum VS. helium in a solar telescope". Applied Optics. 22 (1): 10–12. Bibcode:1983ApOpt..22...10E. doi:10.1364/AO.22.000010. PMID 20401118.
  133. ↑ "LHC: Facts and Figures" (PDF). سرن. Archived from the original (PDF) on 2011-07-06. Retrieved 2008-04-30.
  134. ↑ "Helium, USP: FDA-Approved Drugs". U.S. Food and Drug Administration. Retrieved 30 April 2020.
  135. ↑ "FDA approval letter" (PDF). 14 April 2020. Retrieved 30 April 2020.
  136. ↑ Ackerman MJ, Maitland G (1975). "Calculation of the relative speed of sound in a gas mixture". Undersea Biomed Res. 2 (4): 305–10. PMID 1226588. Archived from the original on 27 January 2011. Retrieved 2008-08-09.
  137. ↑ Oberhaus, Daniel (30 October 2018). "Why a Helium Leak Disabled Every iPhone in a Medical Facility". Motherboard. Vice Media. Archived from the original on 1 November 2018. Retrieved 31 October 2018.
  138. ↑ Grassberger, Martin; Krauskopf, Astrid (2007). "Suicidal asphyxiation with helium: Report of three cases Suizid mit Helium Gas: Bericht über drei Fälle". Wiener Klinische Wochenschrift (به German and English). 119 (9–10): 323–325. doi:10.1007/s00508-007-0785-4. PMID 17571238.
  139. ↑ ۱۳۹٫۰ ۱۳۹٫۱ Montgomery B.; Hayes S. (2006-06-03). "2 found dead under deflated balloon". Tampa Bay Times. Archived from the original on 2013-12-30. Retrieved 2013-12-29.
  140. ↑ ۱۴۰٫۰ ۱۴۰٫۱ "Two students die after breathing helium". CBC. 4 June 2006. Archived from the original on 31 December 2013. Retrieved 30 December 2013.
  141. ↑ ۱۴۱٫۰ ۱۴۱٫۱ "Helium inhalation – it's no laughing matter – Article courtesy of BOC Gases". Balloon Artists & Suppliers Association of Australasia Ltd. Archived from the original on 2014-01-14. Retrieved 2014-01-03.
  142. ↑ ۱۴۲٫۰ ۱۴۲٫۱ "Dangers of Helium Inhalation". Lou's Balloons. Archived from the original on 2014-01-04.
  143. ↑ ۱۴۳٫۰ ۱۴۳٫۱ "Helium Gas Safety & Data Sheet". bouncetime. Archived from the original on 2015-04-22. Retrieved 2014-01-03.
  144. ↑ ۱۴۴٫۰ ۱۴۴٫۱ Engber, Daniel (2006-06-13). "Stay Out of That Balloon!". Slate.com. Archived from the original on 2011-10-20. Retrieved 2008-07-14.
  145. ↑ Josefson, D. (2000). "Imitating Mickey Mouse can be dangerous". BMJ: British Medical Journal. 320 (7237): 732. PMC 1117755. PMID 10720344.
  146. ↑ Mather, Kate (24 February 2012). "Parents of Eagle Point girl who died from inhaling helium hope to save others from same fate". The Oregonian. Archived from the original on 6 December 2013. Retrieved 2013-06-08.
  147. ↑ Barnard, Jeff (22 February 2012). "Ashley Long, Oregon Teenager, Dies After Inhaling Helium at Wild Party (VIDEO)". Huffington Post. Archived from the original on 31 December 2013. Retrieved 30 December 2013.
  148. ↑ Barnard, Jeff (23 February 2012). "Teen girl dies after inhaling helium at party". Today. Archived from the original on 2013-12-30. Retrieved 2013-12-30.
  149. ↑ The Oxford Leader Newspaper, Sherman Publications, Inc. , December 3, 2012.
  150. ↑ "テレ朝事故で分かったヘリウム変声缶の危険性 意識を失うケースの大半が子ども" (به Japanese). 5 February 2015. Archived from the original on 5 February 2015. Retrieved 2015-02-05.
  151. ↑ Rayman, Noah (5 February 2015). "J-Pop Teen Star Left in Coma After Inhaling Helium for TV Stunt". Time. Archived from the original on 5 February 2015. Retrieved 2015-02-06.
  152. ↑ Rostain J.C.; Lemaire C.; Gardette-Chauffour M.C.; Doucet J.; Naquet R. (1983). "Estimation of human susceptibility to the high-pressure nervous syndrome". J Appl Physiol. 54 (4): 1063–70. doi:10.1152/jappl.1983.54.4.1063. PMID 6853282.

پیوند به بیرون[ویرایش]

عمومی

جزئیات بیشتر

گوناگون

کمبود هلیوم

درگاه‌ها
موارد مرتبط با این موضوع
Nuvola apps edu science.svg درگاه شیمی
Stylised atom with three Bohr model orbits and stylised nucleus.svg درگاه فیزیک
Rod of Asclepius2.svg درگاه پزشکی
Portal-puzzle.svg درگاه دانش
خارج از ویکی‌پدیا بیشتر ببینید
پروژه‌های خواهر

Commons-logo.svg تصویرها و رسانه‌ها
از ویکی‌انبار
Wiktionary-logo-en.svg واژه‌ها
از ویکی‌واژه
Wikibooks-logo.svg کتاب‌ها
از ویکی‌کتاب
Wikiversity-logo.svg منابع آموزشی
از ویکی‌دانشگاه
جدول تناوبی
H   He
Li Be   B C N O F Ne
Na Mg   Al Si P S Cl Ar
K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
فلزات قلیایی فلزات قلیایی خاکی لانتانیدها اکتینیدها فلزات واسطه فلزات پس‌واسطه شبه‌فلزات نافلزات هالوژن‌ها گازهای نجیب
 جدول تناوبی با جزئیات بیشتر
برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=هلیوم&oldid=29642243»