הליום הוא יסוד המכונה גז אצילי. הוא חסר צבע וחסר ריח, והוא נפוץ בכל היקום. אולי אתה יודע על הליום מבלוני הליום, שצפים. לאלמנט הליום יש הרבה יותר שימושים מאשר בלוני מסיבות. הוא משמש גם בכריות אוויר לרכב, ציוד היי-טק, מכשירים רפואיים וכלי טיס. הליום ממשיך להיות מרכיב עיקרי בחיים המודרניים, למרות שאינך יכול לראות זאת ישירות.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
הליום הוא היסוד השני בשכיחותו ביקום. אמנם אינך יכול לראות או להריח אותו, אך הליום מופיע בשימושים יומיומיים רבים, בטכנולוגיה, ברפואה ואפילו במכוניות.
מדוע הליום חשוב לעולם?
כדי להבין את חשיבות הליום לעולם, זה עוזר ללמוד עוד על תכונות היסוד. בנוסף, חשוב ללמוד על ההיסטוריה שלה וכיצד נושאי האספקה שלה משתלבים בהיבטים של החיים המודרניים.
הליום הוא יסוד שקיים בצורת גז. סמל האטום שלו הוא "הוא", ומספרו האטומי הוא 2 בטבלה המחזורית. נקודת ההתכה של הליום היא הנמוכה ביותר מכל היסודות, ונקודת הרתיחה שלה היא -452 מעלות פרנהייט. רק הליום יכול להישאר נוזלי גם אם הטמפרטורה שלו מופחתת. זה יתמצק רק בלחץ קיצוני. מאפיינים אלה הופכים את ההליום לחיוני עבור טכנולוגיות חדשות יותר כגון חומרים מוליכים.
יסוד הליום הוא השני רק למימן בשפעו ביקום. הליום קיים בכל כוכב, והוא נמצא בשפע ביותר בכוכבים החמים ביותר. הוא מיוצר מתגובות היתוך גרעיני בכוכבים. למעשה, הליום התגלה לראשונה תוך כדי לימוד הכוכב שלנו, השמש. הליום נפוץ בשמש; זהו מרכיב חיוני ולכן חשוב לעולם.
הליום לא התגלה רק ב -18 באוגוסט 1868. אסטרופיזיקאי צרפתי בשם פייר ז'ול סזאר יאנסן השתמש במכשיר אסטרונומי חדש שנקרא ספקטרוסקופ כדי לצפות באורכי גל אור. הספקטרוסקופ הציג את הספקטרום, או אורכי גל האור, כפסים צבעוניים. תוך כדי תצפית על השמש הלוהטת בספקטרוסקופ, מצא ינסן אורך גל באור השמש שלא תאם שום יסוד אחר שעדיין נמצא על כדור הארץ, בצורת צהוב עז קַו. יאנסן הבין שגילה אלמנט חדש. אסטרונום אחר, האנגלי נורמן לוקייר, עשה גם הוא תצפית זו בעודו צופה בשמש. שניהם צפו באלמנט הליום, אותו קרא לוקייר על שם המילה היוונית לשמש. בסופו של דבר, בשנת 1882, הליום התגלה למעשה בכדור הארץ, בלבה של הר וזוב, כאשר הפיזיקאי לואיג'י פלמיירי מצא את הספקטרום הצהוב הבהיר בזמן שניתח את הלבה. מאוחר יותר, וויליאם רמזי ערך ניסויים שהוכיחו שהליום קיים על כדור הארץ; הוא מצא שכאשר היסוד של רדיום נרקב, הוא ייצר הליום. לפי תאודור קליב ונילס אברהם לנגר היה מרתיע את משקלו האטומי של הליום.
לימודי הליום עוזרים למדענים להבין טוב יותר לא רק את כדור הארץ, אלא גם את כוכבי הלכת האחרים. במערכת השמש גילו מדענים הליום באטמוספירה של כוכבי הלכת הענקיים צדק ושבתאי. בשבתאי, מעין גשם של הליום, מהול במימן נוזלי, נופל לאטמוספרה בסביבה קיצונית של טמפרטורה ולחץ. מדענים חושבים ש"גשם "ההליום הזה נופל אל ליבת כדור הארץ. האנרגיה הפוטנציאלית הכבידתית המשוחררת שלה עשויה להיות מה שגורם לשבתאי לזרוח כל כך בהיר, תכונה שתמהה את המדענים במשך שנים.
עם הזמן למדו מדענים יותר על תכונותיו של הליום. התיאור של הליום הוא שהוא חסר צבע וחסר ריח, וקל יותר מאוויר. זו הסיבה שבלונים מלאים בהליום צפים, והליום אינו מסיס במיוחד במים. התכונות האינרטיות של היסוד מופיעות לעיתים קרובות בתיאור הליום. מבחינה היסטורית נחשב לאינרטי כימי, הוא נוטה לא להגיב עם אלמנטים אחרים. הליום אינו רוצה לוותר על שני האלקטרונים שלו; הוא נשאר יציב עם מעטפת האלקטרונים שלו. בשל כך, הליום מסווג כאחד הגזים האצילים, יחד עם ניאון, ארגון, ראדון וגזים אצילים אחרים בטבלה המחזורית.
לאחרונה גילו מדענים שהליום אינו אינרטי לחלוטין, כפי שחשבו פעם. עם גילוי הגבישים העשויים מהיסודות הליום ונתרן, החוקרים מצאו שהליום יכול להשתלב עם אטומים אחרים בזמן שהוא לא חולק את האלקטרונים שלו - במילים אחרות, הוא משלב עם אטומים אחרים אך אינו יוצר קשרים כימיים בתהליך. במקום זאת, הוא מגן על אטומים טעונים חיוביים זה מזה ומתמודד עם הכוח הדוחה שבדרך כלל דוחק אותם זה מזה. בלחץ קיצוני, כמו שעלול להיות בליבת כדור הארץ, הליום והמימן דוחסים ויוצרים תרכובות יציבות. מדענים עשויים לחשוף היבטים מרתקים יותר של יסוד הליום, והאם זה עדיין יהיה אפשר לשקול את זה אינרטי באמת, או אם זה באמת יכול ליצור תרכובות יציבות בצורה קיצונית סביבות.
באטמוספירה הליום מרוכז רק בכחלק אחד מתוך 200,000. זה לא מעשי, חסכוני או יעיל להוציא הליום מהאוויר, כך שלא אנשים משיגים הליום. במקום זאת, הליום מופק מגז טבעי. תחילה יש להסיר זיהומים כמו מים, סולפידים ופחמן דו חמצני, ואז את הגולמי שנוצר הליום, שעדיין מכיל יסודות אחרים כמו ארגון, ניאון, מימן וחנקן, מטוהר בגובהו לחצים. הגולמי הזה מקורר אחר כך. ארגון וחנקן מנוזלים, ובסופו של דבר מתאייד חנקן. הליום נפרד מניאון, חנקן ומימן. סינון נוסף עם פחם פעיל מסיר גזים אחרים.
הליום נמצא בכמה מרבצי גז טבעי ברחבי העולם. זה לא, לעומת זאת, בכל פיקדון גז טבעי. בארצות הברית מופק הליום מבארות בקנזס, אוקלהומה וטקסס. בטקסס לבדה שוכנת שמורת הליום הפדרלית, ההיצע העיקרי לארה"ב. היצע זה, לעומת זאת, הולך ופוחת עם הזמן. פיקדון גדול של הליום קיים גם בטנזניה. כיום ישנם רק 14 צמחים בעולם המעדנים הליום. הליום נמצא גם בריקבון של מינרלים רדיואקטיביים. זה עשוי באופן טבעי מהפצצה קוסמית וצילומי רנטגן של בריליום וליתיום.
אספקת ההליום המצמצמת הפכה לנושא מרכזי. התלות בהליום בטכנולוגיה המודרנית גדלה, וההיצע פחת כתוצאה מכך. מדענים שוקדים על ייצור הליום יעיל יותר ובר קיימא. שיטות חדישות כגון מיחזור והלימה מחדש של הליום עשויות לעבוד בקנה מידה קטן שיכול לסייע לחוקרים. זה יכול לעזור להפחית את עלות ההליום עם ירידה באספקתו.
גילוי הליום הביא לחידושים גדולים רבים. בסופו של דבר יופיעו שימושים רבים בהליום. בחיים המודרניים, חשיבות הליום היא עצומה בתחומי הטכנולוגיה, הרפואה והמחקר.
לשם מה משמש הליום?
ישנם שימושים רבים בהליום. כמובן שהוא משמש למילוי בלוני מסיבות המשמחים ילדים ומבוגרים ברחבי העולם. הליום החליף מימן בספינות אוויר, לאחר שנמצא כי מימן הוא תגובתי ביותר. הליום משמש לרפואה, מחקר מדעי, ריתוך קשת, קירור, גז למטוסים, נוזל קירור לכורים גרעיניים, מחקר קריוגני ואיתור נזילות גז. הוא משמש לתכונות הקירור שלו בגלל שנקודת הרתיחה שלו קרובה לאפס המוחלט. זה הופך אותו לאטרקטיבי לשימוש במוליכים-על. הליום משמש גם ללחץ רקטות וחלליות אחרות. הוא משמש גם כחומר העברת חום.
ברפואה, לפעמים הליום משמש לסייע לחולים עם בעיות ריאות כמו דרכי נשימה חסומות, אסטמה ו- COPD. הליום מאפשר חדירת גז טובה יותר אל הכליות הדיסטליות בריאות, ולכן הוא משמש לאוורור ריאות בעת הצורך מבחינה רפואית. הליום משמש גם לבדיקת תפקוד ריאתי. הליום משמש גם בכמה ניתוחים לפרוסקופיים במקום פחמן חד חמצני. הליום משמש לעתים כתווית להדמיה. לפעמים הליום משמש לניתוחים בלב פתוח, מעורבב עם חמצן ומשמש כערפל לריאות. הליום משמש גם לקירור המגנטים המוליכים-על בסורקי ה- MRI. צגי קרינה משתמשים גם בהליום.
האם ידעת שהליום חשוב לצוללנים? הליום מחליף חנקן בתערובות גז צלילה, כך שצוללנים יכולים להעמיק מתחת למים ללא השפעות שליליות על מערכת העצבים המרכזית. ללא תערובת זו, צוללנים עלולים לסבול מהשפעות לחץ במצב שנקרא "העיקולים".
ישנם שימושים מדעיים רבים בהליום. קולדר הדרון הגדול משתמש בהליום למטרות קירור. הליום שימש לגילוי בוזון היגס, פריצת דרך גדולה בפיזיקה. הוא משמש בספקטרומטרים של תהודה מגנטית גרעינית. מוליכי על יכולים לעבוד רק אם הם מוקפים בקור העז של הליום, והליום שימש בתעשיית החלל לקירור מכשירי לווין וקירור דלק לחלליות. מטאורולוגים משתמשים בכדורי בלון מזג אוויר מלאים בהליום לתצפיות מזג אוויר. מיקרוסקופי אלקטרונים סרוקים משתמשים לפעמים בהליום לקבלת רזולוציית תמונה טובה יותר.
הליום ממלא תפקיד חשוב גם בבטיחות הרכב. הוא משמש למילוי כריות אוויר אם רכב מתרסק.
הליום מאוחסן ונשלח בצורה נוזלית והוא קר במיוחד. חוסר התגובתיות שלו הופך אותו לאידיאלי לסביבות מגן. לעולם אל תטפל ישירות בהליום. הוא כל כך קר עד כדי כך שהוא עלול לגרום להקאה מסוכנת.
היכן נמצא הליום בחיי היומיום?
אתה יכול למצוא הליום המשמש בחיי היומיום בצורות שונות. הוא משמש כסוכן הרמה, בבלוני מסיבות, בתערובות צלילה ובסיבים אופטיים. רתכים משתמשים בהליום לריתוך קשתות בבנייה. רופאים ומנתחים משתמשים בהליום כדי לעזור לחולים עם הליכי ריאות ולב. כשאתה מבקר בחנות מכולת, והמצרכים שלך נסרקים, סביר להניח שאתה צופה בלייזרי הליום-ניאון. אם אי פעם תראה תקיפה שטה מעל, אתה יכול להיות בטוח שהוא מונח על ידי הליום. בדוק אם אתה יכול לזהות את השימוש בהליום בחיי היומיום במהלך היום שלך.
האם הליום הוא גז נפץ?
הליום אינו גז נפץ. זה מסווג כלא דליק, מה שאומר שהליום לא יכול להישרף. זה קר מאוד בצורה נוזלית, כל כך קר שהוא מקפיא גזים אחרים. עם זאת, אם המכל שלו חשוף לחום, המכולה עצמה עלולה להתפוצץ. הליום נוזלי יכול להרתיח באלימות כשהוא מונח במים, וזה יכול להוביל ללחץ גדול בתוך המיכלים, מה שמגדיל את הסיכון שהמיכלים יתפוצצו מהלחץ. אבל בכוחות עצמו, הליום לא יתפוצץ.
מהן ההשלכות של שאיפת הליום?
אולי שמעתם את הצליל ההומוריסטי של מישהו שנושם מעט הליום מבלון. הנשימה בהליום משנה את גובה הקול של האדם, והופך אותו להרבה יותר גבוה, חורק וקריקטורי. הבעיה לעשות זאת היא שכשאתה נושם פנימה הליום מבלון, אינך נושם אוויר. גופים אנושיים צריכים לנשום אוויר כדי לתפקד כראוי, ולקבל חמצן במקום בו הוא נחוץ במוח ובגוף. אפילו נשימה בכמות זעירה של הליום עלולה לגרום לסחרחורת. אבל זה יכול גם לגרום לאובדן הכרה ולגרום לחנק. נשימה מתמשכת של הליום יכולה אפילו להוביל למוות על ידי אנוקסיה, כלומר רעב של חמצן מהגוף.