हीलियम एक रासायनिक तत्व है जिसका प्रतीक He और परमाणु क्रमांक 2 है। यह एक रंगहीन, गंधहीन, स्वादहीन, अविषैली, निष्क्रिय एकपरमाणुक गैस है। यह ब्रह्मांड में हाइड्रोजन के बाद दूसरा सबसे हल्का और दूसरा सबसे प्रचुर तत्व है। हीलियम का उपयोग गुब्बारों, गहरे समुद्र में गोताखोरी, और चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) मशीनों में शीतलक के रूप में किया जाता है। इसका उपयोग अर्धचालकों के उत्पादन में और वेल्डिंग में एक सुरक्षात्मक गैस के रूप में भी किया जाता है। हीलियम पृथ्वी के वायुमंडल में अल्प मात्रा में पाया जाता है और मुख्य रूप से प्राकृतिक गैस से निकाला जाता है।

हीलियम एक रासायनिक तत्व है जिसका प्रतीक He और परमाणु क्रमांक 2 है। यह एक रंगहीन, गंधहीन, अदाह्य, अविषैली, निष्क्रिय गैस है जो आवर्त सारणी में नोबल गैस समूह का शीर्ष करती है। इसके क्वथनांक और गलनांक सभी तत्वों में सबसे कम हैं। हीलियम दूसरा सबसे हल्का तत्व और ब्रह्मांड में दूसरा सबसे प्रचुर तत्व (हाइड्रोजन के बाद) है, लेकिन यह दृश्यमान ब्रह्मांड में सबसे प्रचुर तत्व नहीं है।

हीलियम के गुण

• परमाणु क्रमांक: 2
• परमाणु भार: 4.0026
• गलनांक: -272.2°C (-458°F)
• क्वथनांक: -268.9°C (-452°F)
• घनत्व: 0.1786 g/cm³ (STP पर)
• रंग: रंगहीन
• गंध: गंधहीन
• स्वाद: स्वादहीन
• ज्वलनशीलता: अदाह्य
• विषाक्तता: अविषैली

हीलियम के स्रोत

हीलियम एक गैर-नवीकरणीय संसाधन है जो पृथ्वी की पपड़ी में यूरेनियम और थोरियम के रेडियोधर्मी क्षय द्वारा उत्पन्न होता है। संयुक्त राज्य अमेरिका हीलियम का विश्व का सबसे बड़ा उत्पादक है, उसके बाद कतर और रूस का स्थान है।

हीलियम की कमी

हीलियम की बढ़ती मांग और हीलियम की सीमित आपूर्ति के कारण एक वैश्विक हीलियम की कमी है। संयुक्त राज्य अमेरिका सरकार ने यह सुनिश्चित करने के लिए हीलियम का भंडार जमा किया है कि चिकित्सा और वैज्ञानिक अनुसंधान जैसे महत्वपूर्ण उपयोगों के लिए पर्याप्त हीलियम उपलब्ध रहे।

हीलियम एक बहुमुखी और महत्वपूर्ण तत्व है जिसके उपयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है। हालांकि, वैश्विक हीलियम की कमी एक गंभीर चिंता का विषय है जिसका अर्थव्यवस्था और समाज पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ सकता है।

हीलियम संरचना

हीलियम (He) आवर्त सारणी में दूसरा तत्व है, जिसका परमाणु क्रमांक 2 है। यह एक रंगहीन, गंधहीन, अदाह्य और निष्क्रिय गैस है जो ब्रह्मांड में सबसे हल्का तत्व है। हीलियम पृथ्वी के वायुमंडल में थोड़ी मात्रा में पाया जाता है और यूरेनियम और थोरियम के रेडियोधर्मी क्षय द्वारा भी उत्पन्न होता है।

हीलियम की परमाणु संरचना

हीलियम में दो प्रोटॉन, दो न्यूट्रॉन और दो इलेक्ट्रॉन होते हैं। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन परमाणु के नाभिक में स्थित होते हैं, जबकि इलेक्ट्रॉन कोशों में नाभिक की परिक्रमा करते हैं। हीलियम का एक इलेक्ट्रॉन कोश होता है, जो दो इलेक्ट्रॉनों से भरा होता है।

हीलियम का इलेक्ट्रॉन विन्यास $1s^2$ है। इसका मतलब है कि हीलियम के दो इलेक्ट्रॉन 1s कक्षक में स्थित हैं। 1s कक्षक किसी परमाणु में सबसे कम ऊर्जा वाला कक्षक है, और यह अधिकतम दो इलेक्ट्रॉन धारण कर सकता है।

हीलियम के भौतिक गुण

हीलियम कमरे के तापमान और दबाव पर एक गैस है। इसका क्वथनांक -268.9 डिग्री सेल्सियस और गलनांक -272.2 डिग्री सेल्सियस है। हीलियम सबसे हल्का तत्व है और कमरे के तापमान और दबाव पर इसका घनत्व 0.1786 ग्राम प्रति लीटर है।

हीलियम ऊष्मा और बिजली का बहुत ही कमजोर सुचालक है। यह एक बहुत ही निष्क्रिय गैस भी है और सामान्य परिस्थितियों में अन्य तत्वों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करती है।

हीलियम के रासायनिक गुण

हीलियम एक नोबल गैस है और सामान्य परिस्थितियों में अन्य तत्वों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि हीलियम का इलेक्ट्रॉन कोश पूरी तरह से भरा हुआ है, और इसे एक स्थिर विन्यास प्राप्त करने के लिए इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करने या खोने की आवश्यकता नहीं है।

हालांकि, हीलियम चरम परिस्थितियों में अन्य तत्वों के साथ यौगिक बना सकती है। उदाहरण के लिए, हीलियम फ्लोरीन के साथ हीलियम फ्लोराइड (HeF) नामक एक यौगिक बना सकती है। हीलियम फ्लोराइड एक बहुत ही अस्थिर यौगिक है और कमरे के तापमान पर विघटित हो जाता है।

हीलियम के उपयोग

हीलियम का उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिनमें शामिल हैं:

• गुब्बारे और हवाई पोत: हीलियम का उपयोग गुब्बारों और हवाई पोतों को भरने के लिए किया जाता है क्योंकि यह हवा से हल्की और अदाह्य है।
• पार्टी गुब्बारे: हीलियम का उपयोग पार्टी गुब्बारों को भरने के लिए किया जाता है क्योंकि यह उन्हें तैराता है।
• स्कूबा डाइविंग: हीलियम का उपयोग स्कूबा डाइविंग टैंकों में डीकंप्रेशन सिकनेस के जोखिम को कम करने के लिए किया जाता है।
• चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई): हीलियम का उपयोग एमआरआई मशीनों में अतिचालक चुंबकों को ठंडा करने के लिए किया जाता है।
• वेल्डिंग और कटिंग: हीलियम का उपयोग वेल्डिंग और कटिंग संचालन में एक शील्डिंग गैस के रूप में किया जाता है।
• क्रायोजेनिक्स: हीलियम का उपयोग क्रायोजेनिक अनुप्रयोगों में शीतलक के रूप में किया जाता है, जैसे कि CERN में लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर।

हीलियम एक मूल्यवान संसाधन है और इसकी मांग अधिक है। वैश्विक हीलियम बाजार के 2021 से 2026 तक 5.2% की चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर (CAGR) से बढ़ने की उम्मीद है।

हीलियम उत्पादन

हीलियम एक रंगहीन, गंधहीन, अदाह्य और निष्क्रिय गैस है जो हाइड्रोजन के बाद ब्रह्मांड में दूसरा सबसे प्रचुर तत्व है। यह हाइड्रोजन के बाद दूसरा सबसे हल्का तत्व भी है।

• गुब्बारे और हवाई पोत: हीलियम का उपयोग गुब्बारों और हवाई पोतों को भरने के लिए किया जाता है क्योंकि यह हवा से हल्की और अदाह्य है।
• पार्टी गुब्बारे: हीलियम का उपयोग पार्टी गुब्बारों को भरने के लिए किया जाता है क्योंकि यह हवा से हल्की है और छोड़े जाने पर एक उच्च-स्वर वाली चीख़दार आवाज़ निकालती है।
• स्कूबा डाइविंग: हीलियम का उपयोग स्कूबा डाइविंग टैंकों में डीकंप्रेशन सिकनेस के जोखिम को कम करने के लिए किया जाता है।
• चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई): हीलियम का उपयोग एमआरआई मशीनों में अतिचालक चुंबकों को ठंडा करने के लिए किया जाता है।
• वेल्डिंग और कटिंग: हीलियम का उपयोग वेल्डिंग और कटिंग संचालन में एक शील्डिंग गैस के रूप में किया जाता है।
• उच्च-तकनीकी अनुप्रयोग: हीलियम का उपयोग विभिन्न उच्च-तकनीकी अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे लेजर, कण त्वरक और अर्धचालक निर्माण।

हीलियम उत्पादन विधियाँ

हीलियम के उत्पादन के दो मुख्य तरीके हैं:

• प्राकृतिक गैस प्रसंस्करण: हीलियम को क्रायोजेनिक फ्रैक्शनेशन नामक प्रक्रिया द्वारा प्राकृतिक गैस से निकाला जाता है। इस प्रक्रिया में, प्राकृतिक गैस को अत्यंत निम्न तापमान पर ठंडा किया जाता है, और हीलियम को अन्य गैसों से अलग किया जाता है।
• भूमिगत भंडारण: हीलियम को ख़त्म हो चुके प्राकृतिक गैस के भंडारों में भूमिगत रूप से संग्रहीत करके भी उत्पादित किया जा सकता है। जब हीलियम की आवश्यकता होती है, तो इसे भंडार से निकालकर उपयोग किया जा सकता है।

हीलियम भंडार

संयुक्त राज्य अमेरिका के पास दुनिया का सबसे बड़ा हीलियम भंडार है, जो विश्व के कुल भंडार का लगभग 25% है। अन्य देश जिनके पास महत्वपूर्ण हीलियम भंडार हैं उनमें रूस, कतर और अल्जीरिया शामिल हैं।

हीलियम मांग

विभिन्न उच्च-तकनीकी अनुप्रयोगों में इसके उपयोग के कारण हीलियम की मांग बढ़ रही है। वैश्विक हीलियम बाजार के 2021 से 2026 तक 5.2% की चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर (CAGR) से बढ़ने की उम्मीद है।

हीलियम की कीमतें

बढ़ती मांग और सीमित आपूर्ति के कारण हाल के वर्षों में हीलियम की कीमत बढ़ रही है। भविष्य में हीलियम की कीमत बढ़ती रहने की उम्मीद है।

हीलियम संरक्षण

हीलियम एक गैर-नवीकरणीय संसाधन है, इसलिए इसे संरक्षित करना महत्वपूर्ण है। हीलियम को संरक्षित करने के कई तरीके हैं, जिनमें शामिल हैं:

• हीलियम रीसाइक्लिंग: हीलियम को गुब्बारों और हवाई पोतों से पकड़कर और पुन: उपयोग करके रीसायकल किया जा सकता है।
• हीलियम-बचत उपकरणों का उपयोग: कई उपकरण उपलब्ध हैं जो हीलियम बचाने में मदद कर सकते हैं, जैसे हीलियम-बचत गुब्बारे और स्कूबा डाइविंग टैंक।
• हीलियम संरक्षण के बारे में जनता को शिक्षित करना: हीलियम संरक्षण के महत्व के बारे में जनता को शिक्षित करना महत्वपूर्ण है ताकि वे यह तय कर सकें कि वे हीलियम का उपयोग कैसे करते हैं।

हीलियम का संरक्षण करके, हम यह सुनिश्चित करने में मदद कर सकते हैं कि यह मूल्यवान संसाधन भविष्य की पीढ़ियों के लिए उपलब्ध रहे।

हीलियम के भौतिक गुण

हीलियम (He) आवर्त सारणी में दूसरा तत्व है और अपने अद्वितीय भौतिक गुणों के लिए जाना जाता है। यह सबसे हल्का तत्व और ब्रह्मांड में दूसरा सबसे प्रचुर तत्व है। यहाँ हीलियम के कुछ प्रमुख भौतिक गुण दिए गए हैं:

1. कमरे के तापमान पर अवस्था:

हीलियम कमरे के तापमान और दबाव पर एक गैस है। यह एकमात्र ऐसा तत्व है जो परम शून्य (-273.15°C या 0 केल्विन) पर भी गैस बनी रहती है।

2. रंग, गंध और स्वाद:

हीलियम रंगहीन, गंधहीन और स्वादहीन है।

3. घनत्व:

हीलियम का घनत्व बहुत कम होता है। यह मानक परिस्थितियों में सभी तत्वों में सबसे कम घनत्व वाला तत्व है। 0°C और 1 atm पर हीलियम का घनत्व लगभग 0.1786 ग्राम प्रति लीटर है।

4. क्वथनांक और गलनांक:

हीलियम का क्वथनांक और गलनांक सभी तत्वों में सबसे कम है। हीलियम का क्वथनांक -268.94°C (4.21 K) है, और गलनांक -272.2°C (0.95 K) है।

5. ऊष्मीय चालकता:

हीलियम की ऊष्मीय चालकता अपेक्षाकृत अधिक होती है। यह सभी गैसों में सबसे अधिक ऊष्मीय चालक नहीं है। यह गुण हीलियम को उन अनुप्रयोगों में उपयोगी बनाता है जहाँ कुशल ऊष्मा स्थानांतरण की आवश्यकता होती है।

6. विद्युत चालकता:

हीलियम एक उत्कृष्ट विद्युत रोधक है। इसकी विद्युत चालकता बहुत कम है, जिससे यह उच्च-वोल्टेज अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए उपयुक्त है।

7. अभिक्रियाशीलता:

हीलियम एक बहुत ही कम अभिक्रियाशील तत्व है। यह सभी तत्वों में सबसे कम अभिक्रियाशील है और आसानी से रासायनिक यौगिक नहीं बनाता है। यह गुण हीलियम को उन अनुप्रयोगों में उपयोगी बनाता है जहाँ निष्क्रिय गैसों की आवश्यकता होती है।

8. समस्थानिक:

हीलियम के कई समस्थानिक हैं, जिनमें सबसे आम हीलियम-4 (He-4) है। हीलियम-4 स्थिर है और पृथ्वी पर पाए जाने वाले हीलियम का अधिकांश हिस्सा बनाता है। हीलियम के अन्य समस्थानिकों में हीलियम-3 (He-3) शामिल है, जो दुर्लभ है और वैज्ञानिक अनुसंधान और चिकित्सा इमेजिंग में अनुप्रयोग रखता है।

9. ब्रह्मांड में प्रचुरता:

हीलियम हाइड्रोजन के बाद ब्रह्मांड में दूसरा सबसे प्रचुर तत्व है। अनुमान है कि यह ब्रह्मांड में तत्वीय द्रव्यमान का लगभग 24% बनाता है। हीलियम मुख्य रूप से तारों में पाया जाता है, जहाँ यह परमाणु संलयन प्रतिक्रियाओं के माध्यम से उत्पन्न होता है।

10. अनुप्रयोग:

हीलियम के अद्वितीय भौतिक गुणों के कारण इसके अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है। इसके कुछ उल्लेखनीय अनुप्रयोगों में शामिल हैं:

• गुब्बारे और हवाई पोत: हीलियम का उपयोग गुब्बारों और हवाई पोतों को भरने के लिए इसके कम घनत्व और अदाह्यता के कारण किया जाता है।
• क्रायोजेनिक्स: हीलियम का उपयोग अतिचालक चुंबकों और अन्य संवेदनशील उपकरणों को ठंडा करने के लिए एक क्रायोजेनिक द्रव के रूप में किया जाता है।
• गोताखोरी: हीलियम को गहरे समुद्र में गोताखोरी के लिए डीकंप्रेशन सिकनेस के जोखिम को कम करने के लिए ऑक्सीजन के साथ मिलाकर श्वास मिश्रण बनाया जाता है।
• हीलियम-3 का उपयोग चिकित्सा निदान के लिए चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) स्कैनर में नहीं किया जाता है।
• कण त्वरक: उपपरमाण्विक कणों की उच्च-ऊर्जा किरणें बनाने के लिए कण त्वरकों में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों का उपयोग किया जाता है।
• वेल्डिंग और धातुकर्म: हीलियम का उपयोग वेल्डिंग और धातुकर्म में एक शील्डिंग गैस के रूप में धातुओं को ऑक्सीकरण और संदूषण से बचाने के लिए किया जाता है।

हीलियम के अद्वितीय भौतिक गुण इसे विभिन्न वैज्ञानिक, औद्योगिक और चिकित्सा अनुप्रयोगों में एक मूल्यवान संसाधन बनाते हैं।

हीलियम के रासायनिक गुण

हीलियम एक रासायनिक तत्व है जिसका प्रतीक He और परमाणु क्रमांक 2 है। यह एक रंगहीन, गंधहीन, अदाह्य, अविषैली, निष्क्रिय गैस है जो आवर्त सारणी में नोबल गैस समूह का शीर्ष करती है। हीलियम हाइड्रोजन के बाद ब्रह्मांड में दूसरा सबसे हल्का और दूसरा सबसे प्रचुर तत्व है।

हीलियम के भौतिक गुण

• परमाणु क्रमांक: 2
• परमाणु भार: 4.0026
• गलनांक: -272.2 °C (-458.0 °F)
• क्वथनांक: -182.9 °C (-297.2 °F)
• घनत्व: 0.1786 g/cm³ at 0 °C (32 °F)
• जल में घुलनशीलता: 1.5 mL/L at 0 °C (32 °F)

हीलियम के रासायनिक गुण

हीलियम एक नोबल गैस है, जिसका अर्थ है कि यह बहुत स्थिर है और सामान्य परिस्थितियों में अन्य तत्वों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि हीलियम का संयोजकता कोश पूर्ण है, जिसका अर्थ है कि इसमें इलेक्ट्रॉनों की अधिकतम संख्या है जिसे यह धारण कर सकता है।

हालांकि, हीलियम चरम परिस्थितियों में अन्य तत्वों के साथ प्रतिक्रिया कर सकती है। उदाहरण के लिए, हीलियम उच्च-ऊर्जा स्पार्क के संपर्क में आने पर फ्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया करके हीलियम फ्लोराइड (HeF) बना सकती है। हीलियम उच्च तापमान और दबाव के संपर्क में आने पर लिथियम के साथ प्रतिक्रिया करके लिथियम हाइड्राइड (LiH) भी बना सकती है।

हीलियम के उपयोग

हीलियम का उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिनमें शामिल हैं:

• गुब्बारे और हवाई पोत: हीलियम का उपयोग गुब्बारों और हवाई पोतों को भरने के लिए किया जाता है क्योंकि यह हवा से हल्की और अदाह्य है।
• पार्टी गुब्बारे: हीलियम का उपयोग पार्टी गुब्बारों को भरने के लिए किया जाता है क्योंकि यह उन्हें तैराता है।
• स्कूबा डाइविंग: हीलियम का उपयोग स्कूबा डाइविंग टैंकों में डीकंप्रेशन सिकनेस के जोखिम को कम करने के लिए किया जाता है।
• चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई): हीलियम का उपयोग एमआरआई मशीनों में अतिचालक चुंबकों को ठंडा करने के लिए किया जाता है। कण त्वरक: कण त्वरकों में कणों को त्वरित करने के लिए विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों का उपयोग किया जाता है।
• वेल्डिंग और कटिंग: हीलियम का उपयोग वेल्डिंग और कटिंग संचालन में एक शील्डिंग गैस के रूप में किया जाता है।
• क्रायोजेनिक्स: हीलियम का उपयोग क्रायोजेनिक अनुप्रयोगों में शीतलक के रूप में किया जाता है, जैसे लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर।

हीलियम विभिन्न उपयोगों वाला एक बहुमुखी तत्व है। यह एक नोबल गैस है जो बहुत स्थिर है और सामान्य परिस्थितियों में अन्य तत्वों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करती है। हालांकि, हीलियम चरम परिस्थितियों में अन्य तत्वों के साथ प्रतिक्रिया कर सकती है। हीलियम का उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिनमें गुब्बारे, हवाई पोत, स्कूबा डाइविंग टैंक, एमआरआई मशीन, कण त्वरक, वेल्डिंग और कटिंग संचालन और क्रायोजेनिक्स शामिल हैं।

हीलियम के उपयोग

हीलियम एक बहुमुखी तत्व है जिसके विभिन्न उद्योगों में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है। इसके अद्वितीय गुण, जैसे इसका कम घनत्व, उच्च ऊष्मीय चालकता और निष्क्रिय प्रकृति, इसे कई वैज्ञानिक, औद्योगिक और वाणिज्यिक उद्देश्यों के लिए एक मूल्यवान संसाधन बनाते हैं। यहाँ हीलियम के कुछ प्रमुख उपयोग दिए गए हैं:

1. गुब्बारे और हवाई पोत

• हीलियम का उपयोग आमतौर पर गुब्बारों और हवाई पोतों को भरने के लिए इसके कम घनत्व के कारण किया जाता है। यह महत्वपूर्ण वजन जोड़े बिना उत्थान प्रदान करता है, जिससे यह इन अनुप्रयोगों के लिए एक आदर्श गैस बन जाती है।

2. क्रायोजेनिक्स

• हीलियम का उपयोग इसके अत्यंत निम्न क्वथनांक (-268.9 डिग्री सेल्सियस) के कारण एक क्रायोजेनिक एजेंट के रूप में किया जाता है। इसका उपयोग एमआरआई मशीनों, कण त्वरकों और अन्य वैज्ञानिक अनुसंधान उपकरणों में अतिचालक चुंबकों को ठंडा करने के लिए किया जाता है।

3. गोताखोरी और श्वास मिश्रण

• हीलियम को गहरे समुद्र में गोताखोरी और पानी के भीतर संचालन के लिए श्वास मिश्रण बनाने के लिए ऑक्सीजन के साथ मिलाया जाता है। यह डीकंप्रेशन सिकनेस (DCS) के जोखिम को कम करता है और गोताखोरों को लंबे समय तक पानी के भीतर रहने की अनुमति देता है।

4. रिसाव का पता लगाना

• हीलियम की छोटे-छोटे छिद्रों से गुजरने की क्षमता इसे पाइपलाइनों, गैस सिलेंडरों और अन्य सीलबंद प्रणालियों में रिसाव का पता लगाने के लिए उपयोगी बनाती है।

5. अर्धचालक निर्माण

• हीलियम का उपयोग उत्पादन प्रक्रिया के दौरान एक निष्क्रिय वातावरण बनाने के लिए अर्धचालकों के निर्माण में किया जाता है। यह संवेदनशील सामग्रियों के ऑक्सीकरण और संदूषण को रोकता है।

6. एयरोस्पेस और रॉकेटरी

• हीलियम का उपयोग रॉकेट ईंधन टैंकों में एक दबावक के रूप में और प्रक्षेपण से पहले संदूषकों को हटाने के लिए एक पर्ज गैस के रूप में किया