أكثر عنصرين شيوعاً في الكون
أكثر عنصرين شيوعاً في الكون هما الهيدروجين والهيليوم وهذان هما أول عنصرين موجودين في الجدول الدوري لـ العناصر.
إضافةً إلى كونهما أكثر عنصرين شيوعاً في الكون، هما أيضًا أصغر الذرات وأخفها على وجه الأرض، وكلاهما مواد غازية، ونظرًا لـ الخصائص الخاصة بـ الهيدروجين والهيليوم، فـ إن هذه الغازات تستخدم على نطاق واسع في الصناعة.
نظرًا لـ الوزن الخفيف جدًا لـ هذه الغازات ، يتم استخدامها لـ ملء البالونات، والفرق الرئيسي بين الهيليوم والهيدروجين هو أن ذرة الهيليوم موجودة في الغلاف الجوي كـ غاز أحادي الذرة بينما يوجد الهيدروجين في الغلاف الجوي كـ غاز ثنائي الذرة.
قد يهمك أيضًا: موضوع تعبير عن الملك سلمان بالعربي والإنجليزي
ما هي استخدامات غاز الهيدروجين ؟
محتويات المقال
- يعتبر أحد البدائل القابلة لـ التطبيق لـ البترول إذا تم تطوير تقنية استخراجه من المصدر.
- من المتوقع أن يعمل الهيدروجين في كل شيء في المستقبل.
- الهيدروجين غاز عديم اللون والرائحة ومتوفر بـ كميات كبيرة، كبيرة بـ شكل يجعلها كمية لا تنضب في أي وقت.
- يُعرف منذ فترة طويلة بـ أنه وقود ويستخدم في المركبات الفضائية منذ الستينيات.
- كانت المشكلات التي واجهتها مركبة الفضاء أبولو ناتجة عن تسرب الهيدروجين من خلايا الوقود التي تشغل المركبة الفضائية.
- يستخدم عن طريق حرقه بدلاً من البنزين في محركات السيارات.
- أيضًا، يمكن استخدامه عن طريق مزجه مع الأكسجين في خلايا الوقود لـ توليد الكهرباء وتشغيل السيارات.
- على الرغم من توفر هذين النوعين من التقنيات حاليًا ، إلا أن النوع الثاني حظي بـ اهتمام أكبر من الأول. [ref]https://www.britannica.com/science/hydrogen/Production-and-applications-of-hydrogen[/ref]
سيارات الهيدروجين
- سيارات تويوتا ماراي معروضة في السوق وتعمل بـ الهيدروجين.
- يتركز معظم هذا النوع من السيارات في ولاية كاليفورنيا.
- لكن المشكلة تكمن في كونها باهظة الثمن وتكلفة وقودها لا تزال مرتفعة رغم الدعم الحكومي.
- إضافةً إلى ذلك، هناك العديد من الشركات التي تطور شاحنات تعمل بـ الهيدروجين ، لكنها لا تزال في مرحلة الاختبار.
قد يهمك أيضًا: الطاقة التي تنتج عن اهتزاز الأجسام
أين يوجد الهيدروجين ؟
- يتم إنتاج الهيدروجين عن طريق فصل جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين عن طريق استخدام الكهرباء.
- ولكن، هذه الطريقة ليست رخيصة حاليًا، لكن عددًا كبيرًا من الشركات والدول تبذل جهودًا مكثفة لـ خفض التكاليف.
- يُستخرج الهيدروجين أيضًا من النفط والغاز ، وهي الطريقة الأكثر شيوعًا والأقل تكلفة.
- لكن، الطريقة السابق ذكرها تتعارض مع أحد الأهداف الرئيسية لـ استخدام الهيدروجين ، وهو تقليل الاعتماد على النفط والغاز.
- استخدمت الولايات المتحدة الهيدروجين لـ بعض الوقت كـ بديل لـ البترول لـ تحسين أمن الطاقة ، لكنها تخلت عن الفكرة لـ أسباب فنية واقتصادية وسياسية.
- الأسباب السياسية هي أن استخدام الهيدروجين في خلايا الوقود لن يحسن الطاقة والأمن القومي لأن خلايا الوقود تحتاج إلى البلاديوم.
- البلاديوم يتم تصديره فقط من قبل دولتين ، روسيا وجنوب إفريقيا.
- ومن ثم، لن يكون من الحكمة أن توفره الولايات المتحدة وهو رهينة لـ دولتين ، أحدهما روسيا.
- على صعيد آخر، يستورد النفط من حوالي 20 دولة.
يُصنف الهيدروجين بيئيًا إلى أنواع مختلفة وفقًا لـ المصدر الخاص به، ولكن المنتج نفسه ينقسم عادة إلى ثلاثة أنواع ، لكن بعضها ينقسم إلى خمسة أنواع، والأنواع الثلاثة الأكثر شيوعًا تشمل ما يأتي ذكره أدناه:-
- الرمادي: ينتج من الوقود الأحفوري وخاصة من النفط والغاز ، ويصاحب ذلك انبعاثات كربونية ومواد أخرى.
- الأزرق: ينتج من الوقود الأحفوري ، لكن عملية إنتاج الهيدروجين تكون مصحوبة بـ عزل الكربون.
- الأخضر: وينتج عن طريق التحليل الكهربائي لـ الماء ولا يسبب أي انبعاثات بـ شرط أن تأتي الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة.
الطريقة الأخيرة باهظة الثمن ، لكن البعض يعتقد أنه يمكن استخدام الطاقة المتجددة في الأوقات التي لا تكون فيها هناك حاجة إلى التحليل الكهربائي لـ الماء.
على سبيل المثال ، يمكن استخدام طاقة الرياح بعد منتصف الليل عندما تكون هناك حاجة إلى كهرباء أقل بـ كثير في حين تهب الرياح بـ لا مشكلة. [ref]https://www.livescience.com/28466-hydrogen.html[/ref]
ما هي خصائص الهيليوم ؟
في سياق الحديث حول أكثر عنصرين شيوعاً غاز الهيليوم عنصر كيميائي أحادي الذرة وعديم اللون والرائحة والمذاق ، وكتلته الذرية 4003 وحدة كتلة ذرية.
- هو أحد عناصر مجموعة الغازات النبيلة ، وهي المجموعة 18 في الجدول الدوري.
- علاوة على ذلك ، فـ هو ثاني أخف عنصر كيميائي بعد الهيدروجين.
- وكذلك، ثاني العناصر الأكثر وفرة في الكون بعد عنصر الهيدروجين.
- فيما يتعلق بـ مصدره ، الغاز الطبيعي هو المصدر الرئيسي لـ الهيليوم (يحتوي على 0.4% هيليوم).
- مدار ذرة الهليوم الأولى مليء بـ الإلكترونات، مما يجعل تفاعله مع العناصر الأخرى مستحيلًا عمليًا في ظل الظروف الطبيعية.
- وإذا تشكلت المركبات ، فـ إنها تكون غير مستقرة للغاية.
- هذا لـ أن الهليوم هو أحد الغازات النبيلة ، والتي تسمى أيضًا بـ اسم الغازات الخاملة.
- هذه الغازات غير نشطة كيميائيًا ، ومن ثم لا تميل إلى تكوين روابط كيميائية مع عناصر أو مركبات أخرى ، وهو ما ينطبق على غاز الهليوم.
- يعتبر تحول الهيليوم من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة أمرًا صعبًا للغاية.
- ما يجعله صبعًا كونه يحدث عند درجة حرارة -268.9 درجة مئوية ، ودرجات حرارة غليانه وتجمده منخفضة مقارنة بـ المواد الأخرى.
- هذا بالإضافة إلى حقيقة أن درجة حرارته تجعل من المستحيل عمليًا الانتقال إلى الحالة الصلبة في ظل الظروف الطبيعية. [ref]https://www.britannica.com/science/helium-chemical-element[/ref]
أين يوجد غاز الهيليوم ؟
- كان اكتشاف غاز الهليوم نتيجة لـ الجهود المتتالية لـ العديد من العلماء.
- بدأ الأمر من عالم الفلك الفرنسي بيير يانسن ، الذي لاحظ وجود خط أصفر في الطيف الشمسي أثناء دراسة كسوف كلي لـ الشمس عام 1868 م.
- عالم الفلك الإنجليزي جوزيف نورمان لوكير لاحظ أن هذا الخط يبلغ طوله الموجي 587.49 نانومتر ، وهذا الطول الموجي لم يتم إنشاؤه بـ واسطة أي من العناصر المعروفة حتى حينها.
- لذلك ، اقترح وجود عنصر جديد على سطح الشمس تسبب في ظهور هذا اللون في الطيف وأطلق عليه اسم الهيليوم.
- تم اكتشاف غاز الهيليوم لـ أول مرة على سطح الكوكب بـ واسطة الكيميائي الاسكتلندي ويليام رامزي.
- جاء ذلك خلال تجاربه مع منحدر معدني يحتوي على اليورانيوم المشع.
- قام رامزي بـ تعريض المنحدر لـ أحماض معدنية مختلفة ، وعزل الغازات الناتجة وجمعها.
- ومن ثم، أرسل العينات إلى جوزيف لوكير و وليام. كروكس.
- ومن ثم، تمكنوا من التعرف على عنصر الهيليوم الموجود فيه بعد دراسته.
- يقال إن اثنين من العلماء السويديين ، نيلز لانجيلت وبير تيودور كليف ، استخرجوا غاز الهيليوم من الشعاب المرجانية من خلال تجاربهم الخاصة خلال نفس الفترة الزمنية. [ref]https://www.nationalgeographic.com/science/2018/08/news-helium-mri-superconducting-markets-reserve-technology/[/ref]
قد يهمك أيضًا: مراحل حياة النجمة من ميلادها حتى موتها
ما هي استخدامات الهيليوم ؟
هناك العديد من تطبيقات واستخدامات غاز الهيليوم في مختلف المجالات، يشمل ذلك ما يأتي ذكره أدناه:-
- يستخدم غاز الهيليوم لـ تبريد مصادم الهادرونات الكبير.
- يساهم في التحذير من التسريبات في نظام تكييف الهواء في سيارتك.
- يستخدم لـ نفخ الوسائد الهوائية لـ السيارة والتي تكون معنية بـ منع الاصطدام في حالة التعرض لـ حادثة ما، وهذا لـ أنه ينتشر بـ شكل سريع.
- يستخدم في تقنية مسح الباركود على البضائع في الأسواق بـ استخدام ليزر يعرف بـ اسم ليزر الهيليوم نيون.
- يستخدم لـ العمل على بناء مجهر أيون الهيليوم الذي يعطي نتائج أوضح من المجهر الإلكتروني الماسح.
- يستخدم في تبريد المغناطيسات فائقة التوصيل في مطياف التصوير بـ الرنين المغناطيسي إضافةً إلى الرنين المغناطيسي النووي.
- يستخدم غاز الهيليوم لـ العمل على تبريد معدات الأقمار الصناعية كما تم استخدامه أيضًا لـ العمل على تبريد الهيدروجين السائل والأكسجين اللذين يعملان على تشغيل مركبة الفضاء أبولو.
- يوفر غاز الهيليوم جوًا وقائيًا في إنتاج الألياف الضوئية ومواد أشباه الموصلات، وكذلك في اللحام بـ القوس الكهربائي ، وذلك نظرًا لـ أنه كما سبق وذكرنا غاز نبيل أو غاز خامل.
- يستخدم غاز الهيليوم في تضخيم البالونات و المنطادات الزخرفية ؛ ويرجع ذلك بـ بساطة إلى كثافته المنخفضة (تجدر الإشارة إلى أن الهيدروجين قد تم استخدامه لـ هذا الغرض ولكن لم يعد يستخدم لـ تجنب مخاطر تفاعلاته).
- يساهم في العمل على تشتيت الأبخرة الكيميائية والحرارة والتي تنبعث عند نقش رقائق الكمبيوتر.
- يستخدم الهيليوم في حماية الغواصين من مخاطر تخفيف الضغط ومن ثم يتنفسون مزيجًا من الأكسجين والهيليوم معًا.
- يتم الاستفادة منه في التجارب التي يجب أن تتم في درجات حرارة قريبة من درجة حرارة الصفر المطلق.
في ختام الحديث حول أكثر عنصرين شيوعاً في الكون قد يهمك أيضًا إذاعة مدرسية عن الملك سلمان
