Helyum, çelik endüstrisindeki en çok yönlü doğal elementlerden biridir ve tıp biliminde nükleer teşhis cihazlarının çalıştırılmasında faydalıdır. Aynı zamanda uzay havacılığında, radyasyon monitörlerinin ve teleskopların çalışmasında da önemli bir rol oynar.
Helyum nedir?
Bu gaz havadan 7 kat daha hafiftir, tadı ve kokusu yoktur ve renksizdir. Sadece 5 ppm’lik düşük konsantrasyonlarda süspanse edilir. İnerttir, yani reaksiyona girmez (bazı istisnalar dışında), sıvılarda diğer gazlara göre daha az çözünür ve yanıcı değildir. Kaynama noktası kimyasal elementler arasında en düşük olanıdır, üstelik donmaz ve yalnızca kuvvetli basınç altında katılaşır. Hidrojenden sonra evrende en çok bulunan maddedir.
Helyum sembolü
Gaz halindeki bir kimyasal elementtir ve O grubunun bir parçasıdır. 2 sayısı ve 4,0026 standart ağırlığı ile tek atomlu olarak kurulmuştur. Helyum periyodik tabloda hidrojenin yanında 18. sırada yer alır ancak p bloğunda tam enerji seviyesine sahip olduğundan soy gaz olarak tanımlanır.
Helyumun özellikleri
Türleri çok özel olan ve aşağıda açıklanan bir gazdır:
- Kimyasal reaktivite : Son elektronik katman tamamlandığından düşük veya hatta sıfır.
- Erime ve Kaynama : Özgül ısısı çok yüksek ve buharı çok yoğun olduğundan oda sıcaklığında hızla genleşir.
- Durumu : Çoğu zaman gaz halindedir.
- Modifikasyonları : -248,15°C basınç altında kristalleşebilir ve çok spesifik sıcaklıklarda sıvı hale gelebilir.
- Sıcaklık : 1 atm ve 0°C çünkü tanecikleri etkileşime girmez.
- Kritik nokta : 5,19 K.
- Hacim : Sadece artan basınçla 3He ve 4He katılarında.
Helyumun kimyasal ve fiziksel özellikleri
- Atom numarası : 2
- Kovalent yarıçap (Å): 0,93
- Elektronik konfigürasyon: 1 s²
- Atom kütlesi (g/mol): 4,0026
- İlk iyonlaşma gücü (eV): 24,73
- Havaya bağıl yoğunluk: 0,138 (15°C)
- Kaynama noktası: -268,9°C (4,22K)
- Erime noktası: -272,2°C (0,95K) (26 atm)
- Sıradan durum: Gaz
- Buharlaşma entalpisi: 0,0835 kJ/mol
- Füzyon entalpisi: 5,23 Kj/mol
- Ses hızı: 293,15 K’da 970 m/s
- Molekül ağırlığı: 4,00026 g/mol
Helyumun kökeni
Bu elementin ismi Yunanca güneş anlamına gelen Helios kelimesinden gelmektedir. Gerçekten de 1868’de güneş tutulması meydana gelirken güneş koronasının spektrumunda keşfedildi. İngiltere ve İsveç’ten gökbilimciler Pierre Janssen ve Norman Lockyer, Hindistan’ın üzerinde sarı bir çizgi fark ederek varlığını doğruladılar.
1895 yılında, Helyum gaz elementi, bazı inorganik asitlerle reaksiyona giren klaveit (uranyum cevheri) koleksiyonu sayesinde kimyager William Ramsay tarafından Dünya’da keşfedildi ve izole edildi. William Crookes ve Lockyer ise yeni elementin dalga boyunun 587,49 nm olduğunu doğruladılar. Hemen hemen aynı zamanda kimyagerler Per Theodor Cleve ve Nils Langlet onu klaveitten bağımsız olarak izole etmeyi başardılar.
Helyum ne için kullanılır?
Siz fark etmeseniz bile, en büyüğünden günlük kullanıma kadar birçok kullanım alanı vardır. Genel olarak aşağıdaki alanlarda kullanılır:
Bilim ve Teknoloji
Mikroskoplar ve süper iletken mıknatıslar oluşturmak, manyetik rezonans görüntüleri oluşturmak için kullanılmış ve nanoteknolojide uygulamaları bulunmaktadır.
Havacılık faaliyeti
Bu eleman ile uydu parçalarının bakımı yapılır, yakıt üretilir ve roket motorları temizlenir. Ayrıca NASA’nın Apollo uzay aracında sıvı hidrojen ve oksijeni soğutmak için de kullanıldı.
Nükleer enerji
Çin gibi bazı ülkeler, helyumun başrol oynadığı güneş eylemini veya nükleer füzyonu yeniden üretmek istiyor. Amaç temiz ve neredeyse tükenmez enerji yaratmaktır. Zaten ellerinde çok gelişmiş bir cihaz yani HL-2M diye bilinen tokamak yani yapay güneş var.
Endüstriyel kullanım
Hidrolik daldırma veya basınç testinin yeterli olmadığı durumlarda basınçlandırma, vakum ve ultra vakum teknikleri kullanılarak sızıntıların tespit edilmesinde kullanılır. Aynı zamanda inert olduğundan argon gibi ark kaynağında da yaygın olarak kullanılır.
Yüksek iyonizasyon kapasitesi, daha fazla ısı girdisine izin vererek, alüminyum ve diğer kalın malzemelerin kaynağında Ar/He karışımlarını mümkün kılar. Öte yandan germanyum, silikon, titanyum ve zirkonyum kristallerinin üretiminde de koruyucu bir gazdır.
Gündelik Yaşam
Ticari yazarkasa barkodları Helyum ve neondan yapılmıştır. Ayrıca tüplü dalış tankı karışımlarında da kullanılır. Ayrıca hava gemilerinin ve ünlü parti balonlarının doldurulmasında da kullanılır.
Helyum hakkında daha fazla bilgi
Helyum nerede bulunur?
Doğal gazın çıkarılmasından gelir, dolayısıyla ikincisinin bir yan ürünüdür. Bu gazın tek başına depolanması zordur ve işlem son derece pahalıdır. Bu elementin üreten ülkeleri Amerika Birleşik Devletleri, Cezayir, Katar ve Rusya’dır.
Sonuç olarak Helyum dünyadaki en hafif ikinci gazdır. Bu durum onu nesli tükenme tehlikesiyle karşı karşıya olan doğal unsurlardan biri olarak işaret ediyor.