Helium được gọi là chất khí tuyệt vời với những cống hiến không ai biết tới bởi những công dụng của nó rất ít khi được đề cập đến. Nhắc đến khí Heli, người ta chỉ biết rằng nếu hít chất này có thể khiến giọng nói thay đổi. Nếu kể ra những công dụng dưới đây, chắc chắn bạn sẽ phải bất ngờ.
Tìm hiểu về chất khí Helium
Khí Heli – viết tắt là He, là tên viết tắt của Helium. Hiện nay, trong vũ trụ và trên Trái đất, lượng khí Heli là vô cùng lớn. Chất khí này được đưa vào bảng tuần hoàn hóa học, nằm trong sách Giáo khoa Hóa và đưa vào chương trình dạy. Chính vì vậy mà không ai là không biết tới chất khí này.
Được biết, Helium được đặt theo tên của thần Mặt Trời Helios. Lý do là vì các nhà khoa học đã tìm thấy nguồn gốc của khí Helium ở trong quang phổ trên Mặt Trời. Khí Heli được xác định là một khí trơ, nghĩa là không tác dụng với các chất khác. Heli không có độc, không có màu và để hóa lỏng được chất này thì rất khó.
Bên cạnh đó, những phân tử khí Heli siêu nhỏ nên nó có khả năng khuếch tán qua kim loại và nhẹ hơn không khí. Helium là khí trơ nên nó sẽ không phản ứng với các nguyên tố hóa học khác. Nhận biết được điều này, người ta đã sử dụng nó để bảo vệ cho các hoạt động trong công nghệ hàn trong sửa chữa, sản xuất máy móc.
Đi tìm nguồn gốc của khí Helium
Vào năm 1868, lần đầu tiên loài người phát hiện ra nguyên tố Helium và xác định nó là một khí hiếm. Tính ra chính là 150 năm trước, và người phát hiện ra khí này là nhà thiên văn học nổi tiếng người Pháp Jules Janssen, ông đã tìm ra Heli trong quá trình quan sát hiện tượng nhật thực toàn phần.
Phát hiện ra một khí Helium
Cụ thể, khi ông đang nghiên cứu về nhật thực toàn phần của Mặt Trời, ông đã sử dụng quang phổ kế để tách dải màu, khi ấy đã xuất hiện một dải ánh sáng màu vàng, khác biệt hoàn toàn với những dải màu mà ông đã nghiên cứu trước đó. Ông và nhà thiên văn Anh Quốc Joseph Lockyer đã đặt tên cho nó là Helium.
Sau khi phát hiện ra khí Helium, thế giới đã chuyển sang một giai đoạn mới. Chắc hẳn bạn sẽ bất ngờ khi biết rằng các công cụ dùng để phân tích trong y học hiện đại, các công cụ vật lý thiên văn, điện thoại di động,…. luôn có thành phần Heli ở trong chúng.
Nguyên tố Heli được hình thành thế nào?
Có ai thắc mắc quá trình hình thành Helium trong tự nhiên như thế nào hay không. Vũ trụ luôn có nhiều điều bất ngờ và kỳ diệu, quá trình vũ trụ nhào nặn ra khí Heli cũng vậy. Theo như nghiên cứu, chất khí này chính là một sản phẩm của phản ứng bên trong các ngôi sao và Mặt Trời là một trong số đó.
Tuy nhiên, đó lại là cách mà Helium xuất hiện trong vũ trụ. Còn trên Trái Đất, Helium xuất hiện từ một phương thức các. Như bạn đã biết, các nguyên tố như Uranium và Thorium đều có sâu bên trong Trái Đất. Khi chúng phân rã, sản phẩm phụ của quá trình này là Neutron và Proton. Chính những hạt đó đã biến đổi electron thành khí Helium.
Có thể lấy Heli từ đâu?
Có thể nói, chất khí Helium không còn xa lạ với nhiều người, bạn sẽ bắt gặp những quả bóng bay được bơm khí Heli, vì nó nhẹ hơn không khí nên bóng sẽ tự bay lơ lửng. Trong bệnh viện, máy MRI chụp cắt lớp cũng sử dụng Heli để hoạt động. Khí Helium sử dụng cho các nguồn này đều lấy từ vũ trụ hoặc Helium thô ở Trái Đất.
Tuy nhiên lượng Helium tự nhiên càng ngày càng ít. Vì nó là chất khí nhẹ hơn những khí khác có trong bầu khí quyển nên Heli hoàn toàn có thể bốc hơi và bay ra ngoài không gian. Quá trình này khiến cho lượng Helium trong các mỏ than, hầm ngày càng ít, buộc con người phải tự tay sản xuất, điều chế ra loại khí này.
Quy trình điều chế khí Helium
Hiện nay, người ta đang dùng hai cách chính để chế tạo đó là chiết khí Helium từ không khí hoặc chiết khí từ khí tự nhiên. Nhìn chung, quá trình tạo ra khí Helium sẽ trải qua hai phần.
Cơ bản về hai giai đoạn
Phần 1: Cần ngưng tụ các khí tự nhiên ở nhiệt độ thấp, sao cho các khí này chuyển từ dạng khí sang dạng lỏng. Lúc này, Heli đang nằm ở dạng đậm đặc, trạng thái khí. Thu khí này lại, lượng khí này sẽ có hàm lượng hữu ích vô cùng lớn.
Phần 2: Bên trên là Helium còn lẫn với một số khí tạp chất khác, phần 2 sẽ tinh chế và loại bỏ những tạp chất đó, thu về Helium tinh khiết để sử dụng. Một số chất cần phải loại bỏ như Metan, Hydro, Nitơ,… Sau khi loại bỏ, Heli sẽ trở nên tinh khiết tới 90%.
Cụ thể giai đoạn 2
Như đã biết, các chất khí có thể hóa lỏng khi đặt vào một môi trường có nhiệt độ hợp lý. Và nhiệt độ hóa lỏng của các chất là khác nhau. Dựa vào điều này, các nhà hóa học đã loại bỏ các tạp chất bằng cách khiến nó hóa lỏng, mỗi một mức nhiệt lại hóa lỏng được một chất, đưa chất đó ra ngoài, cứ như vậy cho đến khi chỉ còn lại Helium.
Quá trình hóa lỏng sẽ thực hiện từ nhiệt độ từ cao xuống thấp. Cao nhất là Oxy với -183 độ C, sau đó giảm nhiệt xuống -186 độ C sẽ hóa lỏng được Argon, tiếp tục giảm xuống -196 độ C hóa lỏng được Nitơ. Và khi giảm xuống sâu nhất, – 269 độ C thì thu về Helium.
Dù vậy, phương pháp này tốn chi phí khá cao, nếu cứ lấy Helium từ không khí cũng sẽ không được nhiều. Vì vậy người ta sẽ dùng phương pháp này để tận thu luôn Nitơ và Oxy. Ngoài ra, phải lưu ý không được để da và mắt chạm vào Helium lỏng, bởi nó rất lạnh, có thể gây tê cóng, bỏng lạnh.
Ứng dụng diệu kỳ của Heli mà bạn chưa biết
Nhắc đến Helium, hẳn ai cũng nghĩ chất khí này được sử dụng để bơm bóng bay hoặc bơm vào các bình phục vụ các trò chơi giải trí với giọng nói. Tuy nhiên, trong thực tế, Heli lại được sử dụng vô cùng rộng rãi. Bạn có tin được không nếu không có Heli thì thế giới sẽ không có điện thoại, máy móc.
Sử dụng Heli bơm bóng bay
Dùng Heli bơm bóng bay là hoạt động thường thấy nhất của việc ứng dụng chất khí này vào thực tiễn. Loại bóng bay được bơm bởi khí Helium sẽ bay lơ lửng mà không cần sự tác động nào khác. Heli nhẹ hơn không khí, nó sẽ giúp bóng bay tự động bay lên. Vì vậy nên chơi bóng Helium trong điều kiện trong phòng, nếu chơi ngoài trời và khi tuột tay thì bóng sẽ bay lên cao mãi cho đến khi nổ tung bởi áp suất.
Hiện nay, người ta có bán nhiều bình khí bơm bóng tùy theo các dung tích như 10 lít 6 lít, 3 lít (bình mini). Bạn có thể mua lẻ bình bơm bóng tại các cửa hàng tạp hóa hoặc nhập số lượng lớn từ xưởng về để kinh doanh, buôn bán. Bạn cũng có thể dùng Heli để hít, thay đổi giọng nói của mình.
Ngành luyện kim, hàn xì
Ứng dụng của Heli trong hàn luyện kim Helium thường được kết hợp với Argon và Nitơ để tạo thành một lá chắn. Chúng tản nhiệt nhanh chóng, không bắt lửa và không làm nam châm bị quá nhiệt trong quá trình hàn hồ quang. Việc sử dụng khí Heli trong hàn có tác dụng rất lớn trong việc bảo vệ đường hàn không bị oxi hóa và rỉ sét.
Helium có thể phát hiện rò rỉ
Người ta sử dụng Helium để kiểm tra hệ thống điều hòa xe hơi, tàu thuyền, hệ thống chân không, thùng nhiên liệu và các ống truyền hình có bị rò rỉ hay không. Như đã biết, chất khí này có thể khuếch tán qua chất rắn nhờ vào những phân tử có kích thước nhỏ. Vì vậy, người ta thường bơm Helium vào các đường ống để kiểm tra, nếu Heli rò ra thì chỗ đó đang cần sửa lại.
Chơi khí Heli có nguy hiểm hay không?
Chắc hẳn bạn từng nhìn thấy những chương trình truyền hình, show giải trí cho các nghệ sĩ hít khí Helium để có được giọng nói cao vút, lanh lảnh như trẻ em. Có bao giờ bạn thắc mắc hít khí Heli vào có bị gì hay không. Câu trả lời là Helium sẽ không độc hại nếu bạn chỉ hít một lượng nhỏ. Câu trả lời này có nghĩa là nếu hít với lượng lớn, quá nhiều thì sẽ gây ra những triệu chứng không mong muốn.
Hít Helium nhiều sẽ bị đau đầu, nghẹt thở, chóng mặt do thiếu Oxy. Nếu sử dụng quá nhiều và thường xuyên, có thể khiến các mô phổi bị tổn thương do khí Helium đi vào cuống họng, thậm chí đã có trường hợp tử vong.
Vì sao hít Heli lại đổi giọng được?
Thắc mắc này đã được nhiều người đưa ra từ trước tới nay. Giải thích đơn giản thì tốc độ âm thanh trong Helium sẽ nhanh hơn tốc độ âm thanh truyền trong không khí do Heli nhẹ hơn O2 nhiều lần. Vì vậy, bước đầu, làn sóng âm thanh truyền qua Heli sẽ đi rất nhanh và bị biến dạng.
Giọng nói sẽ dần biến đổi khi vòm họng ngập toàn khí Heli, tần số biến đổi làm cho giọng nghe cao hơn, trong hơn. Người ta thường hít khí Helium từ những quả bóng bay đã được bơm sẵn, trong đó không hoàn toàn là Heli, vì vậy giọng nói cao vút này chỉ tồn tại trong một khoảng thời gian ngắn nhất định.
Dùng Heli như thế nào cho an toàn?
Nhìn chung thì Helium sẽ không gây hại gì cho cơ thể và sức khỏe. Nhưng với những người thường xuyên tiếp xúc với chất khí này thì nên cẩn trọng một chút. Đầu tiên, chắc chắn không được tiếp xúc tay, da, mắt với Heli ở dạng lỏng. Chỉ cần một giọt Helium lỏng cũng có thể khiến mắt bạn đông cứng và mù lòa.
Với những người chuyên bơm bóng bay, khí Helium có thể thoát ra và họ vô tình hít phải. Nếu nguyên một ngày dài hít phải khí này thì sẽ vô cùng đau đầu, mắt mờ, ù tai và choáng váng. Vì vậy cần đeo khẩu trang cẩn thận khi làm nghề này.
Kết luận
Trong các bữa tiệc, không nên để quá nhiều bóng bay trong phòng kín và đi ngủ. Bởi khí Heli có thể thoát ra do phân tử cực nhỏ, phòng kín ngập khí Heli sẽ cực kỳ nguy hiểm cho não bộ bởi nó khiến Oxy bị thiếu trầm trọng. Lưu ý không được hít Helium trực tiếp từ bình. Mong rằng các kiến thức trên đã cung cấp cho bạn thêm thông tin về chất khí đặc biệt này.
