ฮีเลียม - องค์ประกอบที่มีฤทธิ์น้อยที่สุดในจักรวาล

ชื่อภาษาจีน:氦

สัญลักษณ์ธาตุ : เขา

ชื่อภาษาอังกฤษ: ฮีเลียม

       เมื่อผู้คนบินบอลลูนที่เต็มไปด้วยฮีเลียมเพื่อบินตามความฝัน พวกเขาไม่รู้ว่าส่วนหนึ่งของทรัพยากรอันมีค่าที่ไม่หมุนเวียนบนโลกได้หายไปตลอดกาลแม้ว่าฮีเลียมจะเป็นธาตุที่มีมากเป็นอันดับสองในจักรวาล แต่ก็เป็นทรัพยากรที่น่าสงสารมาก ไม่สามารถหมุนเวียนได้ และมีคุณค่าสำหรับโลกเริ่มต้นด้วยการค้นพบฮีเลียม:

เมื่อวันที่ 18 สิงหาคม พ.ศ. 2411 นักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ปิแอร์ จูลส์ ซีซาร์ แจนส์เซน ไปเยือนกุนตูร์ในรัฐมัทราสของบริติชอินเดียน (ปัจจุบันอยู่ในรัฐอานธรประเทศ) เพื่อสังเกตสุริยุปราคาเต็มดวงและพบเส้นโครมาโตกราฟีสีเหลืองสดใสที่มีความยาวคลื่น 587.49 นาโนเมตรด้วยสเปกโตรมิเตอร์ของเขาJeansen กังวลว่ามีบางอย่างผิดปกติกับเครื่องดนตรี เขาจึงทำการวิเคราะห์ทางสเปกโทรสโกปีของความโดดเด่นอีกครั้ง และการสังเกตก็เหมือนเดิมเขาเขียนถึง French Academy of Sciences เกี่ยวกับการค้นพบของเขาจดหมายดังกล่าวไม่ได้ส่งถึงปารีสจนถึงเดือนตุลาคมเนื่องจากข้อจำกัดด้านการจราจร

ในวันเดียวกับที่จดหมายของปิแอร์ แจนเซนส่งถึง French Academy of Sciences จดหมายจากเซอร์โจเซฟ นอร์แมน ล็อกเยอร์ นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษก็ส่งเช่นกันเมื่อวันที่ 20 ตุลาคมของปีเดียวกัน ล็อคเยอร์ได้ค้นพบเส้นสีเหลืองเส้นเดียวกันขณะวิเคราะห์สเปกตรัมแสงอาทิตย์ในลอนดอน และตั้งชื่อมันว่า "D3"นักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ปิแอร์ แจนเซน และนักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษ เซอร์โจเซฟ นอร์มัน ล็อกเยอร์ ได้รับการยกย่องในการค้นพบฮีเลียมนี่เป็นครั้งแรกที่มีการค้นพบองค์ประกอบใหม่จากร่างมนุษย์ต่างดาวที่ยังไม่ได้ถูกค้นพบบนโลกเซอร์โจเซฟ นอร์แมน ล็อกเยอร์ นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษ และเซอร์เอ็ดเวิร์ด แฟรงแลนด์ นักเคมีชาวอังกฤษ ตั้งชื่อธาตุนี้ว่า ฮีเลียม ตามคำภาษากรีก ἥлιος (เฮลิออส แปลว่า "ดวงอาทิตย์")

เมื่อวันที่ 18 สิงหาคม พ.ศ. 2411 นักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ปิแอร์ จูลส์ ซีซาร์ แจนส์เซน ไปเยือนกุนตูร์ในรัฐมัทราสของบริติชอินเดียน (ปัจจุบันอยู่ในรัฐอานธรประเทศ) เพื่อสังเกตสุริยุปราคาเต็มดวงและพบเส้นโครมาโตกราฟีสีเหลืองสดใสที่มีความยาวคลื่น 587.49 นาโนเมตรด้วยสเปกโตรมิเตอร์ของเขาJeansen กังวลว่ามีบางอย่างผิดปกติกับเครื่องดนตรี เขาจึงทำการวิเคราะห์ทางสเปกโทรสโกปีของความโดดเด่นอีกครั้ง และการสังเกตก็เหมือนเดิมเขาเขียนถึง French Academy of Sciences เกี่ยวกับการค้นพบของเขาจดหมายดังกล่าวไม่ได้ส่งถึงปารีสจนถึงเดือนตุลาคมเนื่องจากข้อจำกัดด้านการจราจร

ในปี พ.ศ. 2424 นักฟิสิกส์ชาวอิตาลี ลุยจิ ปาลมิเอรี ค้นพบเส้นฮีเลียม D3 ขณะวิเคราะห์แมกมาจากภูเขาไฟวิสุเวียส ซึ่งเป็นการค้นพบฮีเลียมครั้งแรกบนโลกที่ได้รับการบันทึกไว้แต่จนกระทั่งวันที่ 26 มีนาคม พ.ศ. 2438 เซอร์วิลเลียม แรมซีย์ นักเคมีชาวสก็อตแลนด์ (นักเคมีผู้ยิ่งใหญ่จะกล่าวถึงก๊าซมีตระกูลในอนาคตหลายครั้ง) ได้บำบัดอิตเทรียมยูเรไนต์ (พิทช์เบลไนต์ที่มีธาตุหายาก 10% ของมวลของมัน) ด้วยกรด แยกฮีเลียมบนโลกเป็นครั้งแรก

เมื่อวันที่ 18 สิงหาคม พ.ศ. 2411 นักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ปิแอร์ จูลส์ ซีซาร์ แจนส์เซน ไปเยือนกุนตูร์ในรัฐมัทราสของบริติชอินเดียน (ปัจจุบันอยู่ในรัฐอานธรประเทศ) เพื่อสังเกตสุริยุปราคาเต็มดวงและพบเส้นโครมาโตกราฟีสีเหลืองสดใสที่มีความยาวคลื่น 587.49 นาโนเมตรด้วยสเปกโตรมิเตอร์ของเขาJeansen กังวลว่ามีบางอย่างผิดปกติกับเครื่องดนตรี เขาจึงทำการวิเคราะห์ทางสเปกโทรสโกปีของความโดดเด่นอีกครั้ง และการสังเกตก็เหมือนเดิมเขาเขียนถึง French Academy of Sciences เกี่ยวกับการค้นพบของเขาจดหมายดังกล่าวไม่ได้ส่งถึงปารีสจนถึงเดือนตุลาคมเนื่องจากข้อจำกัดด้านการจราจร

ทำไมคนถึงคิดเสมอว่าโลกไม่มีฮีเลียม?

เหตุใดจึงใช้เวลาเกือบ 30 ปีหลังจากการค้นพบเพื่อแยกฮีเลียม

ประการแรก ธาตุฮีเลียมบนโลกส่วนใหญ่อยู่ในรูปของธาตุฮีเลียมซึ่งเป็นก๊าซเฉื่อยและเสถียรมากโดยไม่มีสารประกอบเสถียรประการที่สอง นิวเคลียสของฮีเลียมเบาเกินกว่าที่แรงโน้มถ่วงของโลกจะดึงดูด และเมื่อฮีเลียมเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ มันก็จะลอยออกไปในอวกาศประการที่สาม ฮีเลียมมีความสามารถในการละลายต่ำมากและแทบไม่ละลายในน้ำดังนั้นวิธีที่มนุษย์ได้รับฮีเลียมก็คือการขุดมันที่ถูกขังอยู่ในเปลือกโลก ซึ่งส่วนใหญ่จะถูกปล่อยออกมาจากการสลายกัมมันตภาพรังสี

ฮีเลียมมีความสำคัญมากสำหรับเราและมีการใช้งานมากมาย:

1. การทำความเย็นที่อุณหภูมิต่ำ: จุดเดือดของฮีเลียมคือ 4.2 เคลวิน ซึ่งมีค่าลบ 268 องศาเซลเซียส ซึ่งใกล้เคียงกับศูนย์สัมบูรณ์มากเทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยอุณหภูมิต่ำพิเศษมีการใช้งานที่หลากหลายในสาขาต่างๆ เช่น เทคโนโลยีการนำยิ่งยวด และมีบทบาทสำคัญในการวิจัยฟิสิกส์แนวหน้า เทคโนโลยีการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI) เทคโนโลยีด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กนิวเคลียร์ (NMR) และสาขาอื่นๆฮีเลียมเป็นสารชนิดเดียวที่มีคุณสมบัติเหล่านี้ที่เราสามารถใช้ได้

2. ก๊าซป้องกันและการวิเคราะห์การตรวจสอบ: ฮีเลียมเป็นก๊าซเฉื่อย ปลอดสารพิษ และไม่มีรังสี สามารถทำก๊าซป้องกันและการวิเคราะห์การตรวจสอบได้ก๊าซฮีเลียมมักใช้ในแมกนีเซียม เซอร์โคเนียม อลูมิเนียม ไทเทเนียม และก๊าซป้องกันการเชื่อมโลหะอื่นๆนอกจากนี้ ฮีเลียมยังใช้ในการตรวจจับการรั่วไหลของสุญญากาศ ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของการตรวจจับการรั่วไหลของมวลฮีเลียมสเปกโตรเมตรี

3. การเติมบอลลูน: ความหนาแน่นของฮีเลียมอยู่ที่ 0.1786 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร น้อยกว่าความหนาแน่นของอากาศ 1.29 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร และคุณสมบัติทางเคมีมีความว่องไวมาก ปลอดภัยกว่าไฮโดรเจนมาก (การระเบิดของเรือเหาะไฮโดรเจนฮินเดนบูร์ก) ดังนั้น มักใช้เป็นยานอวกาศหรือบอลลูนเติมแก๊ส

4. ส่วนผสมฮีเลียม-ออกซิเจนสำหรับการดำน้ำ: เนื่องจากแรงดันน้ำขนาดใหญ่ระหว่างการดำน้ำ ไนโตรเจนในอากาศปกติจะถูกกดลงในเลือด ส่งผลให้เกิด "ปฏิกิริยาไนโตรเจนเมา" ซึ่งเป็นสถานการณ์ที่อันตรายมากมนุษย์ ร่างกายอยู่ในสถานการณ์ “เมาไนโตรเจน” เช่น มึนเมา มึนงง ปฏิกิริยาช้า ตัดสินใจไม่ถูกแต่ส่วนผสมของก๊าซฮีเลียม-ออกซิเจนสามารถป้องกันสิ่งนี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากฮีเลียมไม่ละลายในเลือดมนุษย์ภายใต้แรงดันสูง

5. superfluid: ฮีเลียมเหลวเมื่ออุณหภูมิลดลงเหลือ 2.18 เคลวิน (ประมาณลบ 271 องศาเซลเซียส) คุณสมบัติจะเปลี่ยนไป ความหนืดจะน้อยมาก สามารถไหลขึ้นไปตามผนังถ้วยซึ่งเป็นสถานะของเหลวยิ่งยวดมีความคล่องตัวดีเยี่ยม และการนำความร้อน

แม้ว่าฮีเลียมจะเป็นธาตุที่มีมากเป็นอันดับสองในจักรวาล แต่ก็ยากที่จะรักษาไว้บนโลก ดังที่เห็นได้จากประวัติศาสตร์ของการค้นพบและการแยกตัวของมันเมื่อเราอยากบินบอลลูนและฝันอีกครั้ง เราคิดไหมว่าเมื่อก๊าซฮีเลียมเหล่านี้เข้าสู่ชั้นบรรยากาศ พวกมันจะหายไปจากโลกตลอดกาล เราจะละทิ้งแนวคิดนี้หรือไม่?

ข้อมูลทั้งหมดในบทความนี้มาจากอินเทอร์เน็ตเพื่อวัตถุประสงค์ในการส่งเสริมความรู้เท่านั้น