طريقة نفخ البالونات بالهيليوم

غاز الهيليوم

الهيليوم غاز خامل من المجموعة 18 ينتمي إلى الغازات النبيلة في الجدول الدوري، وهو العنصر الثاني الأخف وزنًا بعد الهيدروجين، كما يتميز أنّه غاز عديم اللون، وعديم الرائحة، ولا طعم له، ويصبح سائلًا عند درجة حرارة 268.9- درجة مئوية؛ إذ تنخفض نقاط الغليان والتجمد لغاز الهليوم أقل من تلك الموجودة في أي مادة أخرى، وهو العنصر الوحيد الذي لا يتصلّب عن طريق التبريد الكافي في الضغط الجوي العادي؛ إذ من الضروري تطبيق ضغط يصل إلى 25 ضغطًا جويًا عند درجة حرارة −272 درجةً مئويةً لتحويله إلى شكله الصلب.

يشكل الهيليوم حوالي 23% من كتلة الكون، وبالتالي يحتل المرتبة الثانية بعد الهيدروجين في وفرته في الكون، ويتركز الهيليوم في النجوم؛ إذ يتشكل من الهيدروجين عن طريق الاندماج النووي، ورغم أن الهيليوم لا يتشكّل في الغلاف الجوي للأرض إلا بنسبة 0.0005% في كميات صغيرة في المعادن المشعة والحديد النيزكي والينابيع المعدنية؛ إلا أنه يوجد بكميات كبيرة في الغازات الطبيعية في الولايات المتحدة الأمريكية، لا سيما في ولاية تكساس ونيو مكسيكو وكانساس وغيرها، واكتُشف في مخازن أيضًا في الجزائر وأستراليا وبولندا وقطر وروسيا، ويحتوي الهواء الجوي على حوالي 5 أجزاء لكل مليون من الهيليوم، ونسبته في قشرة الأرض لا تتجاوز 8 أجزاء لكل البليون^[١].

اكتشاف غاز الهيليوم

اكتُشف غاز الهيليوم على الشمس قبل العثور عليه على الأرض، وأول من لاحظه عالم الفلك الفرنسي بيير جانسين؛ إذ لاحظ وجود خط أصفر في طيف الشمس أثناء دراسة الكسوف الكلي للشمس في عام 1868 للميلاد، ثم لاحظ عالم الفلك الإنجليزي نورمان لوكير أن الطول الموجي لهذا الخط بلغ 587.49 نانومتر؛ إذ افترض أن عنصرًا جديدًا على الشمس هو المسؤول عن هذا الانبعاث الأصفر الغامض، وأطلق لوكر على هذا العنصر اسم الهيليوم^[٢].

كيفية استخدام الهيليوم لنفخ البالونات

تختلف البالونات حسب المواد والشكل والحجم والغرض منها، وهي أنواع منها البالونات الصغيرة، ومنها بالونات العرض الكبيرة أو المناطيد الجوية؛ إذ يمكن ملء أي نوع من البالون بغاز الهيليوم طالما أن البالون مصنوع من مادة غير مسامية تدعم نفخه به، ويعتمد استخدام الهيليوم على ما يُراد القيام به مع البالون، فإذا وُجدت رغبة بتعويم البالون يجب استخدام الهيليوم، مثل بالونات الهواء؛ إذ إن البالونات الأكثر شيوعًا التي تُملأ بالهيليوم هي البالونات المصنوعة من مادة اللاتكس^[٣].

طرق منزلية لملء البالونات بغاز الهيليوم

الطريقة الأولى

يمكن ملء البالونات بغاز الهيليوم عبر اتباع ما يأتي^[٤]:

المكونات:

• مجموعة من البالونات كبيرة الحجم (العدد حسب الرغبة).
• علبة من الخل.
• زجاجة بلاستيكية فارغة متوسطة الحجم.
• بيكربونات الصوديوم.
• مجموعة من الشرائط الرفيعة أو الخيوط لربط البالونات.

الخطوات:

• نحضر الزجاجة البلاستكية ونفرّغ كمية الخل داخلها مع الحرص على ألّا تتعدى كمية الخل أكثر من ثلث الزجاجة.
• نحضر أحد البالونات ونملأ نصفه تقريبًا بكميّة من بيكربونات الصوديوم.
• بعد التأكد من أن نصف البالون امتلأ بمادة البيكربونات نضع فوّهته فوق الزجاجة البلاستكيّة مع الحرص على تثبيتها جيدًا.
• ننقل مادة البيكربونات من البالون إلى الزجاجة عبر الفوّهة، إذ إن التفاعل النّاجم عن المكونات المندمجة سيؤدي إلى إنتاج غاز الهيليوم، الذي سيبدأ بالتّصاعد إلى داخل البالون ونفخه شيئًا فشيئًا.
• بعد الحصول على الحجم المرغوب للبالون؛ يجب رفع طرفه عن فوهة الزجاجة بحذر وربطه باستخدام الشرائط الملونة جيدًا، وبذلك نكون قد حصلنا على بالونات الهيليوم دون الحاجة إلى إنفاق المال الكثير على شرائها من خارج المنزل.

الطريقة الثانية

يمكن جعل البالونات مرتفعةً دون استخدام غاز الهيليوم عبر اتباع ما يأتي^[٥]:

المكونات:

• أسلاك ألومنيوم.
• ماء في درجة حرارة الغرفة.
• بالون.
• هيدروكسيد الصوديوم.
• قارورة زجاجية.

الخطوات:

• صنع كرات صغيرة من أسلاك الالمنيوم.
• إضافة الماء وهيدروكسيد الصوديوم داخل القارورة الزجاجية.
• إضافة كرات الألمنيوم إلى القارورة الزجاجية.
• تجنب تحريك المحلول، لأنه سيتسبب بتفاعل قوي وبخار الماء الناتج لن يجعل البالون يطير في الهواء؛ لذلك يجب تركه دون تحريك وانتظار حدوث التفاعل وحده ببطء، ثمّ سينتج الغاز الذي سيعمل على نفخ البالون.

رغم أن هذه التجربة تعمل بنجاح؛ إلا أنها تنطوي على خطر نشوب حريق؛ لذا يجب القيام بها في الهواء الطلق، ومن التدابير الوقائية الضرورية استعمال النظارات الواقية، ومعطف المختبر، والقفازات، مع الوضع في عين الاعتبار أن المادة المنبعثة من المحلول تحتوي على هيدروجين، وهي مادة قابلة للانفجار؛ إذ يجب عدم تخزين البالونات في المنزل، خوفًا من انفجار الهيدروجين إذا تلامس مع شرارة، ويجب أيضًا الحذر أثناء التجربة نفسها؛ إذ يجب عدم تحريك القارورة الزجاجية؛ إذ يمكن أن يسبب حرق الجلد، ويجب تجنب استنشاق الغاز الصادر أثناء التجربة.

استخدامات غاز الهيليوم

يستخدم غاز الهيليوم في نفخ المناطيد والبالونات العلمية وبالونات الحفلات، وأيضًا للضغط على خزانات الوقود للصواريخ التي تعمل بالوقود السائل، كما يُدمج الهيليوم مع الأكسجين لخلق جو خالٍ من النيتروجين للغواصين في أعماق البحار حتى لا يعانون من حالة تعرف باسم التخدر بالنيتروجين، ويوجد أيضًا الهيليوم السائل الذي يعدّ مادةً مبردةً مهمةً، ويستخدم لدراسة الموصلية الفائقة وإنشاء مغناطيس فائق التوصيل، ومن الجدير بالذكر أن الهيليوم لا يتحد بسهولة مع العناصر الأخرى، ولا توجد مركبات معروفة تحتوي على الهيليوم^[٢]، كما يستخدم الهيليوم في الطب؛ إذ يستخدم لمراقبة التنفس، وهو ضروري لعلاج الأمراض مثل الربو وأي مرض يؤثر على التنفس، ويستخدم الهيليوم السائل في درجة 269- درجة مئوية في التصوير بالرنين المغناطيسي؛ إذ يستخدم كمبرد لمغناطيس تصوير الرنين، كما يمكن مزج غاز الأكسجين مع نسبة 40% من غاز الهيليوم الذي يقدم مساعدةً في العديد من مشاكل الجهاز التنفسي للأفراد الذين يعانون من حالات مثل التهاب الشعب الهوائية المزمن^[٦].

المراجع

1. ↑ "Helium CHEMICAL ELEMENT", britannica, Retrieved 15-12-2019. Edited.
2. ^ ^{أ ب} "The Element Helium", education.jlab, Retrieved 15-12-2019. Edited.
3. ↑ American Gas Products (11-12-2018), "What Types of Balloons Can You Fill with Helium?"، medium, Retrieved 15-12-2019. Edited.
4. ↑ MEGAN FENNO (22-5-2017), "How To Fill A Balloon Without Helium Using Just Two Household Staples"، simplemost, Retrieved 17-12-2019. Edited.
5. ↑ "Making a helium balloon", melscience, Retrieved 17-12-2019. Edited.
6. ↑ "COMMON USES OF HELIUM GAS", adamsgas, Retrieved 8-1-2020. Edited.