Heli chính là một loại khí đang được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau trong cuộc sống. Đây cũng chính là nguồn khí hữu hạn, không thể tự sinh ra và tái tạo. Vậy khí heli là gì? ứng dụng của khí heli đối với cuộc sống con người cũng như cách chế tạo khí heli chính là điều mà rất nhiều người quan tâm. Hãy cùng chúng mình tìm hiểu về kĩ hơn về loại khí này qua những thông tin dưới đây nhé!
Khí Heli là gì?
Heli chính là một nguyên tố số hai trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học cùng với số hiệu nguyên tử bằng 2 và có nguyên tử khối bằng 4. Công thức khí Heli: He
Khí Helium (He) là khí trơ, không màu, không độc hại và có tỷ trọng rất thấp. Là một trong những loại khí khó hóa lỏng nhất.
Phân tử khí Helium rất nhỏ nên chúng có thể khuếch tán tốt qua kim loại. Nó nhẹ hơn không khí và đứng thứ 2 chỉ đứng sau khí Hiđro.
Không phản ứng với hầu hết tất cả các nguyên tố hóa học nào do đó nó thích hợp làm khí bảo vệ trong công nghệ hàn.
Nguồn gốc của khí Heli
Ban đầu, loại khí này đã được tìm thấy trong các giếng dầu và đá dưới lòng đất. Tuy nhiên, tại thời điểm đó, cách để chế tạo khí He chưa phát triển và nó cũng chỉ được ứng dụng chủ yếu trong các loại khinh khí cầu bay.
Vào những năm sau đó, Hoa Kỳ đã trở thành một trung tâm dự trữ và chế tạo ra loại khí này lớn nhất thế giới. Tuy nhiên, chi phí để bỏ ra có thể duy trì hoạt động của trung tâm quá lớn trong khi nguồn thu từ việc điều chế ra chúng và bán sản phẩm ra thị trường không đủ so với nguồn vốn bỏ ra.
Vì vậy, trung tâm này đã bị đóng cửa nhưng đồng thời cũng mở ra một ngành công nghiệp khai thác khí He trên phạm vị toàn cầu. Đặc biệt với các nước đang có nguồn khí từ thiên nhiên chứa nhiều loại khí này.
Trữ lượng điều chế khí được ước tính vào khoảng 410 tỷ m3 và tập trung chủ yếu tại những nước lớn như Mỹ, Nga và Qatar.
Heli (He) Trong bảng tuần hoàn hoá học
Số nguyên tử (Z) 2 Khối lượng nguyên tử chuẩn (Ar) 4,002602(2) Phân loại Khí hiếm Nhóm, phân lớp 18, s Chu kỳ Chu kỳ 1 Cấu hình electron 1s2 2
Tính chất vật lý Heli (He)
Heli là loại khí có điểm sôi thấp nhất trong tất cả các nguyên tố và chỉ có thể đông đặc khi dưới áp suất rất cao. Nguyên tố này thường thường là một loại khí đơn nguyên tử và về mặt hoá học nó là dạng trơ.
Màu sắc Không màu Trạng thái vật chất Chất khí Nhiệt độ nóng chảy (với 2,5 MPa) 0,95 K (−272,20 °C, −457,96 °F) Nhiệt độ sôi 4,22 K (−268,93 °C, −452,07 °F) Mật độ 0,1786 g/L (ở 0 °C, 101.325 kPa) Mật độ ở thể lỏng ở nhiệt độ nóng chảy: 0,145 g·cm−3 Điểm tới hạn 5,19 K, 0,227 MPa Nhiệt lượng nóng chảy 0,0138 kJ·mol−1 Nhiệt bay hơi 0.0829 kJ·mol−1 Nhiệt dung 5R/2 = 20,786 J·mol−1·K−1
Heli (He) là khí trơ, không độc không màu không vị tỷ trọng rất thấp 0.178g/l và là một loại khí khó hóa lỏng nhất từng được biết đến.
Heli (He) có thể khuếch tán rất tốt qua chất rắn, nó nhẹ hơn không khí và argon nhiều và nó không phản ứng với hầu hết các nguyên tố hóa học do đó nó rất thích hợp làm khí bảo vệ trong công nghệ hàn.
Ứng dụng của khí Heli
Khí heli đang được chế tạo để ứng dụng cho rất nhiều lĩnh vực trong cuộc sống hàng ngày như hàng không, kỹ thuật, điện tử hay với ngành công nghiệp hạt nhân,… Bên cạnh đó, loại khí này còn đang được sử dụng trong quá trình hô hấp cho thợ lặn hoặc dùng trong nền y học để điều trị bệnh hen suyễn.
Ngoài ra, chúng ta còn thường thấy nhất đó là dùng khí heli trong việc bơm bong bóng hoặc khinh khí cầu. Do đó, khí heli còn được coi là một loại khí an toàn được sử dụng phổ biến rộng rãi hiện nay.
Về bản chất là an toàn nhưng khí heli cũng có thể sẽ gây độc hại, ngạt khí khi con người sử dụng quá nhiều như khí heli gây cười, biến đổi giọng nói.
Điều chế khí Heli
Để tạo ra được khí heli, chúng ta sẽ cần phải trải qua tới 2 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Khí tự nhiên cũng sẽ được ngưng tụ ở nhiệt độ thấp để chuyển hóa chúng sang dạng lỏng. Sau đó, khí heli cũng sẽ được thu về ở trạng thái dạng đậm đặc. Lượng khí này có được hàm lượng hữu ích được đánh giá là không dưới 80%.
Giai đoạn 2: Tiến hành loại bỏ đi các tạp chất lẫn bên trong hỗn hợp khí heli bên trên như là khí nito, metan, hydro,.. qua quá trình được tinh chế. Lúc này, sẽ thu được khí heli tinh khiết lên đến hơn 90%.
Phương pháp chế tạo khí heli này cũng đang được thực hiện ở những nhiệt độ hóa lỏng khác nhau tùy vào từng loại khí. Mỗi phân đoạn cũng sẽ có một chất được hóa lỏng để tách được ra theo thứ tự. Tuy nhiên, chi phí cho cách chế tạo loại khí heli này khá cao mà lượng khí thu lại được khá thấp nên không phải công ty nào cũng sử dụng.
Kết luận
Với những thông tin bổ ích trên mà chúng tôi đưa ra hi vọng sẽ giúp các bạn có đam mê với hóa học sẽ hiểu hơn về khí heli cũng như tính chất vật lý, tính chất hóa học, ứng dụng hay cách điều chế khí heli trong đời sống. Bên cạnh đó, để hiểu rõ hơn về 118 các nguyên tố hóa học để hiểu rõ hơn cũng như cách học hoá được tốt nhất nhé.