Khí Heli là gì? Mách bạn những điều cần biết về loại khí này

Khí Heli là gì? Mách bạn những điều cần biết về loại khí này

1.Nguồn gốc khí Heli

Trước đây, khí Heli thường được tìm thấy trong các giếng dầu và bãi đá ngầm. Khi đó, khí Heli chủ yếu được ứng dụng trong khinh khí cầu do phương pháp sản xuất ra loại khí này chưa được phát triển.

Vào thời điểm đó, Hoa Kỳ trở thành trung tâm sản xuất và lưu trữ khí heli lớn nhất thế giới. Nhưng do mức chi phí để duy trì hoạt động quá lớn nên thu nhập từ việc pha chế sản phẩm và bán ra thị trường không đủ so với số vốn bỏ ra. Chính vì vậy, trung tâm phải đóng cửa, nhưng đồng thời mở ra ngành công nghiệp Heli trên toàn thế giới.

Hiện nay, nhiều quốc gia trên thế giới đã phát hiện ra nguồn khí thiên nhiên chứa nhiều loại khí này, như Nga, Mỹ, Qatar và các nước lớn khác. Ước tính các quốc gia này đều sở hữu khoảng 410 tỷ mét khối.

2.Khí Heli là gì?

Một loại khí xuất hiện ở hầu hết các loại khí tự nhiên

Heli là một nguyên tố trong bảng tuần hoàn có khối nguyên tử bằng 4 và hiệu nguyên tử là 2, ký hiệu là He. Đây là một loại khí xuất hiện ở hầu hết các loại khí tự nhiên, chúng chiếm tới 24% khối lượng của vũ trụ và là loại khí trơ không phản ứng với bất cứ loại nguyên tố nào.

Bên cạnh đó, Helium còn là nguyên tố đứng thứ hai trong vũ trụ sau hidro, chúng được hình thành tự nhiên trong Trái đất

3.Phương pháp điều chế Heli

Trước đây, để thu được khí Heli, người ta thường sử dụng cách bóc tách và chiết xuất từ không khí. Nhưng hiện nay, chúng đã được điều chế từ tự nhiên mang đến những giải pháp an toàn và hiệu quả nhất. Thông thường, ta cần phải trải qua 2 giai đoạn để thu được lại khí trơ này:

Giai đoạn 1: Để chuyển trạng thái từ thể khí sang lỏng, người ta sẽ ngưng tụ khí tự nhiên ở nhiệt độ thấp. Sau đó sẽ thu được khí Heli ở trạng táo rắn khí đậm đặc. Hàm lượng khí Heli ở đây chiếm khoảng 80%.

Giai đoạn 2: Nhằm loại bỏ các tạp chất bị lẫn trong hỗn hợp khí đã thu được trước đó để có được sản phẩm tinh khiết, bạn cần thực hiện quá trình tinh chế. Các tạp chất đó thường gồm Nito, Metan và Hydro. Và sau khi lọc khí Heli, bạn sẽ thu được sản phẩm có độ tinh khiết > 90%.

Tuy nhiên, mỗi khí đều có nhiệt độ hóa lỏng riêng, cũng như mỗi đoạn nhiệt sẽ có một trình tự hóa lỏng và nhiệm vụ tách các chất theo thứ tự. Ban đầu khí có nhiệt độ hóa lỏng cao hơn sẽ được tách ra trước. Dòng khí sau đó sẽ tiếp tục được làm lạnh để tách các khí khác. Phương pháp sản xuất này tốn khá nhiều chi phí nhưng độ phong phú của nó trong không khí rất thấp. Vì vậy phương pháp này thường được sử dụng để sản xuất Nitơ và Oxy.

4.Vai trò quan trọng của khí Heli trong đời sống

Kể từ khi được phát hiện ra, khí Heli đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

• Trong khoa học

Ứng dụng rộng rãi trong máy gia tốc hạt lớn, loại máy này thường dựa vào số lượng lớn helium siêu lỏng để hoạt động.

Quá trình thực hiện gồm ba giai đoạn và mất vài tuần để hoàn thành. Với gần 100 tấn helium làm lạnh đến -456,34 độ F, để các nam châm khổng lồ mà LHC sử dụng để bắn các hạt xung quanh vòng 17 dặm không quá nóng.

• Trong Internet

Đối với các sợi cáp quang cung cấp truy cập Internet và truyền hình cáp, chúng cần được sản xuất bên trong bầu không khí helium tinh khiết để bong bóng khí không mắc kẹt bên trong cáp.

• Trong các thiết bị điện tử

+Các thiết bị điện tử hiện đại như máy tính bằng, điện thoại thông minh, máy tính, TV hay các tấm pin mặt trời đều phụ thuộc vào chất bán dẫn.

+Chúng xuất hiện trong quy trình làm mát chuyên dụng

+Ứng dụng làm khí pha loãng để khắc plasma

+Được sử dụng làm khí mang cho các quá trình lắng đọng và làm máy dò rò rỉ.

• Lò phản ứng hạt nhân

+Lò phản ứng hạt nhân được đánh giá là lò phản ứng nhiệt độ cao an toàn và giá cả phải chăng hơn so với lò phản ứng hạt nhân truyền thống.

+Lò phản ứng này tạo ra nhiệt bằng cách sử dụng tuabin để truyền khí heli qua lõi, trong đó có một chiếc giường bằng đá cuội có kích cỡ quả bóng tennis làm bằng uranium.

•  Trong bình của thợ lặn

Tạo bầu không khí nhân tạo cho thợ lặn

Để có thể lặn sâu xuống biển, cần tạo ra một bầu không khí nhân tạo cho thợ lặn, bể oxy đó là hỗn hợp của 20% oxy và 80% heli. Việc bổ sung helium trong môi trường sản xuất cao sẽ giúp thợ lặn dễ thở hơn trong không khí.

• Khí phế thũng 

Helium đóng vai trò quan trọng trong ngành y tế, với sự kết hợp cùng oxy để điều trị hen suyễn, các vấn đề về hô hấp và khí phế thũng. Bởi sự kết hợp này đến phổi thường nhanh hơn nhiều so với điều trị bằng oxy.

• Trong MRI

Cộng hưởng từ MRI

Có thể nói rằng, nếu không có helium, sẽ không thể tạo ra quét MRI. MRI, hay còn được gọi là hình ảnh cộng hưởng từ MRI. Bằng việc sử dụng một nam châm cực kỳ mạnh mẽ để tạo ra hình ảnh chi tiết về cấu trúc cơ thể bên trong.

Nam châm này thường có công suất cao, phải được làm mát để hoạt động và với nhiệt độ sôi thấp -52,2 ° F, helium là khí hoàn hảo cho nhiệm vụ này.

• Hàn và luyện kim

Ứng dụng rộng rãi trong hàn và luyện kim

+Trong các cơ sở luyện kim, khí Helium được dùng để kết hợp với khí Nito và khí Argon tạo ra những tấm lá chắn, do có tính chất không bắt lửa và khả năng tản nhiệt nhanh chóng. Việc làm mát các nam châm trong quá trình hàn hồ quang và mang lại hiệu quả luyện kim như mong đợi

+Trong công nghệ hàn, khí Helium được ứng dụng trong các vật liệu có độ dẫn nhiệt cao, nhiệt độ nóng chảy cao hoặc hàn cơ khí hóa tốc độ cao. Do He có tính dẫn nhiệt cao hơn nên hồ quang nóng hơn so với sử dụng khí Argon. Chính vì vậy, He bảo vệ các chi tiết hàn dày tốt hơn so với Argon.

• Phát hiện rò rỉ

Với đặc tính khuếch tán cao và nhanh chóng, khí helium được dùng để kiểm tra rò rỉ cho các thiết bị máy móc như  hệ thống điều hòa xe hơi,  tàu thuyền và thử nghiệm hệ thống chân không.

• Laser khí

Laser là tên viết tắt của Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation, chúng có khả năng khuyếch đại ánh sáng bằng sự phát bức xạ cưỡng bức. Chúng có thể phát ra chùm ánh sáng liên tục gồm những bước sóng riêng biệt, thỉnh thoảng sẽ là một vài bước sóng đồng nhất, cùng pha được gọi là ánh sáng kết hợp.

Bên cạnh đó, Laser còn đa dạng về cả kích thước và hình dáng. Chúng được ứng dụng phổ biến trong nhiều ứng dụng, từ các đầu lọc đĩa CD đến các dụng cụ y tế dùng để phẫu thuật và thiết bị đo đạc.

Ánh sáng đỏ quen thuộc của Laser helium-Neon thường được dùng để quét mã vạch hàng hóa. Ngoài ra, chúng cũng đóng vai trò quan trọng trong nhiều hệ thống hiển vi quét laser đồng tiêu.

• Trong lĩnh vực giải trí 

Sử dụng dể đổi giọng nói

Do khí Helium không gây cháy nổ nên chúng thường được sử dụng để bơm bóng bay và tinh khí cầu hoặc trong đổi giọng nói.

Bởi khí Heli nhẹ hơn so với không khí nên trọng lượng của chúng sẽ nhẹ hơn, từ đó giúp cho quả bóng có thể dễ dàng bay lên cao.

Giúp quả bóng dễ dàng bay cao

• Trong sản xuất 

Do là chất khuếch tán nhanh nên khí Helium được dùng để điền vào túi khí ngay sau khi tác động. Chúng được sử dụng như một loại khí bảo vệ khi phát triển silic và germanium tinh thể. Đồng thời, loại khí này còn có khả năng bảo vệ tốt nhất bởi nó là khí trơ không xảy ra phản ứng với bất kì chất nào.

Đồng thời, khí Helium còn được xem là bầu không khí bảo vệ sợi quang và bán dẫn sản xuất.

5.Những câu hỏi liên quan đến khí Heli

5.1.Khí Heli có cháy được không?

Do khí Heli không thể xảy ra bất kỳ phản ứng hóa học với bất cứ một chất nào nên khi sử dụng loại khí này sẽ không gây ra cháy nổ.

5.2.Khí heli có nguy hiểm không?

Khí Heli là một loại khí trơ và chúng không xảy ra phản ứng với bất kỳ chất nào. Vì vậy chúng được đánh giá là chất khí không nguy hiểm.

5.3.Khí heli có ảnh hưởng đến con người hay không?

Trong y tế, Heli được ứng dụng trong hỗn hợp thở nên chắc chắn không gây độc hại. Do đó, có thể nói rằng, heli không độc hại và cũng không gây ảnh hưởng đến sức khỏe.

Thế nhưng, trong ứng dụng giải trí như tinh khí cầu, biến đổi giọng nói và bơm bóng bay,… Nếu không sử dụng đúng cách, đúng liều lượng, có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe của chính chúng ta. Trong trường hợp trực tiếp hít phải lượng lớn khí Helium sẽ khiến cơ thể bạn bị thiếu oxy nghiêm trọng. Đặc biệt có thể dẫn đến nghẹt thở.

Chính vì vậy, tuyệt đối không được hít khí trực tiếp từ các bình nén vì khí đó áp suất trong bình là cực lớn. Khi đột ngột được giải phóng, khí sẽ thoát ra với tốc độ nhanh mạnh và có thể gây tổn thương tế bào phổi hoặc tắc nghẽn mạch máu, dẫn đến đột quỵ, nghiêm trọng hơn là tử vong.

Trên đây là những thông tin xoay quanh khí Heli là gì mà muốn chia sẻ và cung cấp đến bạn đọc. Hi vọng, với những kiến thức này sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về loại khí này, cũng như những ứng dụng thực tế và điều cần lưu ý khi sử dụng.