هلیوم چندمین عنصر در جدول تناوبی است ؟

عنصر هلیوم در جدول تناوبی  دومین عنصر با نماد شیمیایی He و عدداتمی 2 است و بعد از هیدروژن دومین عنصر فراوان در جهان شناخته می‌شود. این عنصر در مرحله اول از گازهای طبیعی به دست می‌آیند و بعد از واکنش‌های حرارتی هسته‌ای ، تجزیه آلفا و مواد معدنی رادیواکتیو تولید می‌شوند. هلیوم در جدول تناوبی اولین عنصر از گروه گاز‌های نجیب است که این گازها از نظر شیمیایی بی‌اثرترین گروه در جدول تناوبی هستند و به ندرت با ماده دیگری وارد واکنش شیمیایی می‌شوند. این گازها بی رنگ، بی بو و بی مزه هستند و عملکرد بیولوژیکی ندارند. اگر دوست دارید بیشتر درباره این عنصر کاربردی بیشتر آشنا شوید تا انتهای مطلب را مطالعه کنید.

ویژگی های عنصر هلیوم

هلیوم مشخصات عجیبی دارد. این ماده تنها مایعی است که بر اثر کاهش دما به جامد تبدیل نمی‌شود و از طرف دیگر در دمای صفر مطلق مایع باقی می‌ماند. گرمای گاز هلیوم به طور غیر طبیعی زیاد است. چگالی بخار هلیوم در نقطه جوش معمولی بسیار بالا است و با گرم شدن  بخار تا حدی زیاد منبسط می‌شود. هلیوم دارای خواصی منحصر به فردی مانند نقطه جوش کم، چگالی کم، حلال بودن کم، رسانایی حرارتی بالا و بی اثری است بنابراین در زمینه‌های مختلف مثل  پزشکی، انرژی هسته ای، جوشکاری، بالن ها، موشک‌های فضاپیما و غیره کاربرد دارد. بزرگ‌ترین کاربرد آن در دماهای بسیار پایین دیده می شود زیرا تنها خنک کننده‌ای است که می‌تواند به دمای کمتر از 434 درجه فارنهایت برسد. در ادامه به مشخصات کلی هلیوم می پردازیم.

مشخصات کلی هلیوم

عدد اتمی :2

جرم اتمی: 4 گرم در مول

نام: هلیوم

بو: ندارد

رنگ: ندارد

طعم : ندارد

فرمول و نماد شیمیایی: HE

اتم هلیوم: شامل 2 پروتون مثبت و 2 الکترون منفی

فازهای گاز و پلاسما

هلیوم به صورت طبیعی در حالت گازی دیده می شود. هلیوم پس از هیدروژن بالاترین ظرفیت هدایت حرارتی و سرعت صوت را دارد. با توجه به اندازه‌ی کوچکی که اتم‌های هلیوم دارند، نفوذ آن از درون جامدات  3برابر بیشتر از هواست و 65% بیشتر از هیدروژن است. این گاز به صورت محدودی در آب انحلال پذیر است. بیشترین حلت هلیوم به صورت پلاسما است. پلاسما حالتی است که در آن الکترون‌ها به هسته متصل نیستند. ذرات یعنی الکترون و یون‌ها در پلاسما بار الکتریکی دارند بنابراین حرکات پلاسما را تحت تاثیر قرار می دهند.

فاز جامد و مایع هلیوم

هلیوم با کاهش دما می‌تواند مایع شود و از هلیوم مایع به عنوان خنک‌کننده ی قوی استفاده می‌کنند. می توان گفت هلیوم تنها عنصری است که در فشار معمولی با کاهش دما امکان انجماد ندارد. برای جامد شدن هلیوم همزمان با کاهش دما، فشار نیز باید افزایش پیدا کند. حجم هلیوم  جامد HE3, HE4 را می توان با اعمال فشار تا بیش از 30% کاهش داد. هلیوم جامد را توانسته اند در صفر درجه کلوین و فشار 25 بار به دست آورند.

ایزوتوپ های  هلیوم

تجریه و تحلیل ایزوتوپ هلیوم  امکان شناسایی منشا عمیق گاز را فراهم می‌کند. از عنصر هلیوم تا کنون 8 ایزوتوپ مختلف شناسایی شده است. اما تنها دو ایزوتوپ هلیوم پایدار هستند و مابقی در کمتر از یک ثانیه تجزیه می‌شوند. این گاز از دو ایزوتوپ پایدار هلیوم 3 و هلیوم 4تشکیل شده است و  فراوانی هلیوم 4 بسیار بیشتر از ایزوتوپ هلیوم 3 است.

هلیوم دومین عنصر فراوان در جهان

با وجود این که عنصر هلیوم دومین عنصر فراوان در کل جهان هستی است، در کره زمین منابع فراوانی ندارد. تنها 4 هزارم درصد از جو زمین از هلیوم تشکیل شده است  و دسترسی هلیوم از جو عملاً امکان پذیر نیست. در واقع هلیوم را از میدان‌های گاز طبیعی به دست می‌آورند. در میدان‌های گاز طبیعی تا 7% هلیوم وجود دارد که با استخراج گاز طبیعی، هلیوم را نیز استخراج و جدا‌سازی می‌کنند. ویژگی‌های منحصر به فرد هلیوم باعث شده تقاضا برای مصرف آن در دنیا زیاد باشد. اما هلیوم نیز مانند منابع نفتی در زمین محدود و تجدید ناپذیر است و بشر باید در مصرف آن صرفه‌جویی کند.

آیا هلیوم یک عنصر یا ترکیب است؟

هلیوم یک عنصر کاملا واحد است و با چیزی ترکیب نمی‌شود و نمی‌توانید آن را به مواد ساده‌تر تبدیل کنید. به عبارتی عنصر ماده‌ای است که تنهاست و با هیچ ماده ای ترکیب نمی‌شود. اما یک ماده ترکیبی، همانطور که از نام آن مشخص است  از دو یا چند عنصر تشکیل شده است که به وسیله فرایندهای شیمیایی و یا فیزیکی با یکدیگر ترکیب شده‌اند. بنابراین هلیوم قابل تجزیه نیست.

آیا گاز هلیوم کاملا خالص است؟

گاز هلیوم یک ماده کاملا خالص است زیرا با مواد شیمیایی دیگر واکنش بسیار کمی دارد. از آنجا که هلیوم یک عنصر است باید در نظر بگیرید که به ساده‌ترین شکل خود باقی می‌ماند و دیگر تجزیه نمی‌شود. عناصر فقط از اتم‌ها و ذرات زیر اتمی خود تشکیل شده‌اند.

حقایقی جالب درباره هلیوم

• ایالت متحده امریکا 90 درصد هلیوم جهان را تولید می‌کند.
• خاصیت خنک‌کنندگی هلیوم در نیروگاه‌های هسته‌ای بسیار کاربرد دارد، زیرا حین کار در این نیروگاه دما به شدت بالا می‌رود. بنابراین هلیوم در این حالت بسیار موثر است.
• هلیوم سبک‌تر از گرانش زمین است بنابراین نمی‌تواند آن را نگه دارد.
• هلیوم برای پیدا کردن نشتی مخازن به کار می‌رود.
• هلیوم برای جلوگیری از انفجار در جوشکاری مفید است.
• هلیوم در فشار اتمسفر معمولی جامد نمی شود.

جمع بندی نهایی

در این مقاله درباره  ویژگی‌های هلیوم در جدول تناوبی، اطلاعاتی را در اختیار شما قرار دادیم. همانطور که اشاره کردیم هلیوم بعد از نیتروژن پرکاربردترین گاز در جهان است و این عنصر ارزشمند از واپاشی هسته ای در عنصرهای سنگینی مثل اورانیوم تولید می شود. بیشترین گاز هلیوم به حالت پلاسماست و در این حالت الکترون‌ها به هسته متصل نیستند. هلیوم عنصری بی‌اثر، بی رنگ و بی بو است و به دلیل ویژگی‌های خاص آن در صنایع مختلف کاربرد دارد. بنابراین می‌توان گفت صنایع بدون هلیوم کارایی مفیدی نخواهند داشت.

منابع: study ، chemistrytalk