Khí heli là một trong những khí hiếm quan trọng, được biết đến với tính chất trơ và nhẹ chỉ sau khí hydro. Nhờ các đặc điểm này, heli được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như y tế, điện tử, hàn kim loại và bơm khinh khí cầu. Không giống như hydro, khí heli được đánh giá là an toàn hơn khi sử dụng. Bài viết dưới đây của Dakhien sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về khái niệm, ứng dụng của khí heli và sự khác biệt của nó so với khí hydro.
>>>> XEM THÊM: Khí công nghiệp là gì? 6 loại khí công nghiệp phổ biến
1. Khí heli là gì?
Heli (He) là một nguyên tố thuộc nhóm khí hiếm và là nguyên tố nhẹ thứ hai trong vũ trụ, chỉ sau hydro. Ở điều kiện tiêu chuẩn, heli là một loại khí không màu, không mùi, không vị và hoàn toàn không độc hại. Mặc dù rất phổ biến trong vũ trụ, nhưng trên Trái Đất, heli lại cực kỳ hiếm và thường chỉ được tìm thấy trong các mỏ khí tự nhiên sâu dưới lòng đất.
Khí heli được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1868 bởi các nhà thiên văn học người Pháp và Anh, khi họ quan sát phổ ánh sáng phát ra từ Mặt Trời. Tên gọi “helium” xuất phát từ tiếng Hy Lạp helios, có nghĩa là “Mặt Trời”, phản ánh nguồn gốc khám phá đặc biệt của nó.
2. Khí heli khác gì với khí hidro
Khí heli và khí hydro tuy đều là những nguyên tố phổ biến trong vũ trụ, nhưng việc thu thập và sử dụng heli tốn kém hơn nhiều so với hydro. Vì hydro có thể được tạo ra dễ dàng từ nhiều phản ứng hóa học trong phòng thí nghiệm hoặc công nghiệp, trong khi heli phải được khai thác từ mỏ khí thiên nhiên tại một số khu vực giới hạn trên thế giới.
Bên cạnh đó, khí heli và khí hydro còn khác nhau về tính an toàn khi sử dụng. Khí hydro là một chất dễ cháy và có thể gây nổ ở điều kiện nhiệt độ và áp suất bình thường. Ngược lại, khí heli là khí trơ, không phản ứng với các chất khác và hoàn toàn không gây cháy nổ. Vì vậy, trong các ứng dụng như bơm khí cầu, bóng bay, sử dụng trong y tế hoặc làm khí bảo vệ trong hàn, heli luôn là lựa chọn được ưu tiên hơn hydro.
3. Tính chất của khí Heli
Về tính chất vật lý, heli là khí không màu, không mùi, không vị và là nguyên tố nhẹ thứ hai sau hydro. Ở điều kiện bình thường, 1 lít khí heli nặng khoảng 0,1786 gam, tức là nhẹ hơn không khí, nên thường được dùng để bơm bóng bay hay khí cầu. Heli có điểm sôi cực thấp, khoảng −268,9°C, và gần như không hóa lỏng ở áp suất thông thường.
Về tính chất hóa học, heli là một trong những nguyên tố trơ nhất trong bảng tuần hoàn. Nhờ có cấu hình electron bền vững, heli gần như không tham gia bất kỳ phản ứng hóa học nào dưới điều kiện thông thường. Tính trơ gần như tuyệt đối này khiến heli trở thành lựa chọn lý tưởng cho các môi trường cần độ ổn định cao như kiểm tra rò rỉ hay làm khí bảo vệ trong công nghệ hàn.
4. Ứng dụng của khí Heli trong cuộc sống
Khí heli sở hữu nhiều tính chất đặc biệt như rất trơ, nhẹ, không cháy, dẫn nhiệt tốt và có khả năng hóa lỏng ở nhiệt độ cực thấp. Nhờ những đặc điểm này, ứng dụng của khí Heli rộng rãi trong nhiều lĩnh vực bao gồm:
- Sử dụng trong các thiết bị làm lạnh: Heli lỏng là một trong những chất làm lạnh hiệu quả nhất với điểm sôi thấp tới −268,9°C. Do đó heli được sử dụng trong các hệ thống làm lạnh siêu dẫn như máy MRI hoặc các thiết bị vật lý lượng tử và máy gia tốc hạt.
- Dùng để bơm khí cầu và bóng bay: Nhờ nhẹ hơn không khí và không cháy, heli là lựa chọn an toàn thay thế hydro trong việc bơm khí cầu. Sử dụng heli giúp loại bỏ nguy cơ cháy nổ, đảm bảo an toàn khi sử dụng ngoài trời hoặc trong môi trường đông người.
- Ứng dụng trong công nghệ hàn: Heli là khí trơ, không phản ứng với kim loại nóng chảy, nên được dùng làm khí bảo vệ trong các kỹ thuật hàn như hàn TIG và hàn MIG. Khi sử dụng heli, hồ quang hàn ổn định hơn, mối hàn có độ sâu lớn và ít bị oxy hóa.
Phát hiện rò rỉ trong hệ thống kín: Do phân tử heli rất nhỏ, không màu, không mùi và không phản ứng hóa học, khí này được sử dụng để kiểm tra độ kín trong các hệ thống như bình chân không, ống dẫn nhiệt, máy lạnh, thiết bị điện tử.
- Ứng dụng trong y học: Trong lĩnh vực y tế, hỗn hợp khí heli và oxy (heliox) được dùng để điều trị các bệnh lý về đường hô hấp như hen suyễn, COPD hoặc viêm thanh quản. Heli nhẹ và có độ nhớt thấp giúp không khí đi qua các đường dẫn khí bị hẹp dễ dàng hơn, giảm áp lực thở và cải thiện khả năng hấp thụ oxy cho bệnh nhân.
Ngoài ra, khí heli còn được sử dụng trong các lĩnh vực khác như làm môi trường bảo vệ trong sản xuất chất bán dẫn, trong máy dò hạt tại các trung tâm nghiên cứu vật lý hạt nhân, hoặc trong ngành hàng không vũ trụ để làm sạch và kiểm tra nhiên liệu tên lửa.
5. Khí heli có độc không?
Khí heli có độc không? So với nhiều loại khí khác, heli có độ an toàn cao vì không độc, không cháy nổ và không phản ứng hóa học. Tính chất hóa học của heli là khí trơ, không tham gia phản ứng hóa học với các chất trong cơ thể, cũng không bị cơ thể hấp thụ, do đó việc hít phải heli ở nồng độ thấp và trong thời gian ngắn không gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe.
Mặc dù không độc, nhưng heli có thể gây nguy hiểm trong không gian kín hoặc khi sử dụng không đúng cách. Nếu bơm heli vào phòng kín, hầm chứa không có thông gió, nó có thể thay thế oxy, dẫn đến tình trạng ngạt thở âm thầm mà người hít không nhận ra. Ngoài ra, một số người có sở thích hít khí heli để làm thay đổi giọng nói. Nếu lạm dụng quá mức, hành vi này có thể gây nguy cơ thiếu oxy, ảnh hưởng đến sức khỏe.
Khi có người tiếp xúc với heli ở nồng độ cao, người đó có thể gặp các triệu chứng như chóng mặt, đau đầu, buồn nôn, thở dốc và thậm chí là ngất xỉu. Trong trường hợp này, cần lập tức đưa người đó ra nơi thông thoáng, nới lỏng quần áo, và gọi cấp cứu nếu người đó bất tỉnh hoặc không thở được.
Nhờ tính chất không độc và không cháy nổ, khí heli đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng như y tế, điện tử và hàn kim loại. Bên cạnh đó, heli còn được ưu tiên lựa chọn để bơm khinh khí cầu thay cho hydro vì có mức độ an toàn cao hơn. Tuy nhiên, heli vẫn gây ra nguy cơ nếu tích tụ ở nồng độ cao. Để sử dụng hiệu quả và an toàn loại khí này, bạn cần hiểu rõ tính chất và các biện pháp phòng ngừa phù hợp. Nếu bạn cần tư vấn chuyên nghiệp hơn, đừng ngần ngại liên hệ ngay với Dakhien!
