Khí Heli là khí gì? Tính chất, đặc điểm, ứng dụng của khí He

Khí Heli là gì? Đây là một loại khí trơ được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau như chế tạo thiết bị bán dẫn điện tử, ứng dụng trong y tế, các hoạt động giải trí… tuy nhiên cách điều chế chúng lại khá khó khăn.

Khí Heli là gì?

Heli là một nguyên tố trong bảng tuần hoàn hóa học có hiệu nguyên tử bằng 2 và có khối nguyên tử là 4. Heli được ký hiệu là He và là khí có điểm sôi thấp nhất trong các nguyên tố. Khí Heli chỉ đông đặc được khi ở nơi có mức áp suất cao.

Có thể nói nguyên tố heli là loại khí đơn nguyên tử, có tính trơ về mặt hóa học. Heli là nguyên tố nhiều thứ hai trong vũ trụ, nó chỉ đứng sau Hidro mà thôi. Riêng trong khí quyển trái đất thì mật độ thể tích của Heli là 5,2 x 10 ^(- 6), tại mực nước biển và tăng dần đều tới 24km, phần lớn là do bầu khí quyển trái đất đã thoát ra ngoài không gian vũ trụ.

Trong lớp vỏ Trái đất, thì Heli là nguyên tố phổ biến thứ 71 với tỷ lệ 8 x 10^(-9). Trong đó chỉ có 4 x 10^(-12) trong nước biển. Có thể nói rằng khí này hình thành từ sự phân rã phóng xạ của các nguyên tố. Vì vậy Heli có thể tìm thấy trong các mỏ khoáng chất có chứa urani hoặc thori . Heli còn có thể được tìm thấy trong một vài loại nước khoáng, núi lửa phun trào…

Nguồn gốc của khí Heli

• Ban đầu, loại khí này được tìm thấy trong các giếng dầu và đá dưới lòng đất. Tuy nhiên, tại thời điểm đó, cách chế tạo khí He chưa phát triển và nó chỉ được ứng dụng chủ yếu trong các loại khinh khí cầu bay.
• Vào những năm sau đó, Hoa Kỳ đã trở thành trung tâm dự trữ và chế tạo loại khí này lớn nhất thế giới. Tuy nhiên, chi phí bỏ ra để có thể duy trì hoạt động của trung tâm quá lớn trong khi nguồn thu từ việc điều chế và bán sản phẩm ra thị trường không đủ so với nguồn vốn bỏ ra. Vì vậy, trung tâm này đã bị đóng cửa nhưng đồng thời cũng mở ra một ngành công nghiệp khai thác khí He trên phạm vị toàn cầu. Đặc biệt với các nước có nguồn khí từ thiên nhiên chứa nhiều loại khí này.
• Trữ lượng điều chế khí được ước tính vào khoảng 410 tỷ m3 và tập trung chủ yếu tại những nước lớn như Mỹ, Nga và Qatar.

Cách tạo ra khí Heli

Trước đây khí Heli chủ yếu được lấy bằng cách bóc tách và chiết xuất từ ​​không khí. Ngày nay chúng được điều chế từ tự nhiên mang đến giải pháp an toàn và hiệu quả nhất. Để có thể thu được loại khí trơ thì bạn cần phải trải qua 2 giai đoạn như sau:

• Giai đoạn 1: Ngưng tụ khí tự nhiên ở nhiệt độ thấp để cho khí chuyển sang dạng hóa lỏng. Sau đó bạn sẽ thu được khí Heli ở trạng thái rắn khí đậm đặc. Hàm lượng khí Heli ở đây được đánh giá là lớn, chiếm khoảng 80%.
• Giai đoạn 2: Khi này bạn hãy tiến hành quá trình tình chế nhằm loại bỏ các tạp chất bị lẫn trong hỗn hợp khí đã thu trước đó để có được sản phẩm tinh khiết. Một trong những chất bị lẫn trong hỗn hợp này sẽ bao gồm Metan Hydro và Nitơ. Sau khi lọc Heli thì bạn sẽ thu được sản phẩm có độ tinh khiết > 90%.

Nguyên tắc thực hiện của phương pháp này là mỗi khí có nhiệt độ hóa lỏng riêng và mỗi đoạn nhiệt sẽ có một trình tự hóa lỏng và có 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.

Khí Heli có độc không hay gây nguy hiểm không?

• Đây là một loại khí trơ, không tác dụng hóa học với các chất khác, không có độc hại và không gây cháy nổ.
• Tuy nhiên khi sử dụng loại khí này cần lưu ý: có thể xảy ra tình trạng thiếu oxy nghiêm trọng, nghẹt thở, chóng mặt nếu hít trực tiếp một lượng lớn khí heli. Da và mắt tiếp dụng với chúng ở dạng lỏng có thể gây tê cóng.
• Đặc biệt, một số người muốn thay đổi giọng nói tạm thời bằng cách hít He trực tiếp được nén trong bình khí có áp lực lớn, gây nguy hiểm. Bởi khi dòng khí phụ ra cực nhanh và mạnh có thể làm vỡ các mô phổ và nếu chúng đi vào trong mạch máu có thể dẫn tới hiện tượng đột quỵ, gây tử vong nhanh chóng.

Hít khí Heli gây hiện tượng đổi giọng nói là do đâu?

Giọng nói thay đổi sau khi hít khí heli do cách thức sóng âm thanh đã đi qua các môi trường khí khác nhau. He là loại khí nhẹ hơn so với không khí rất nhiều, trong khi đó không khí nặng và dày đặc hơn. Do vậy, tốc độ của làn sóng âm thanh khi đi qua môi trường khí heli sẽ nhanh hơn nhiều so với đi qua không khí. Khi chúng ta hít khí He, trong vòm họng sẽ tràn ngập khí đó. Vì vậy, tần số giọng nói sẽ biến đổi và tăng lên rất nhiều. giọng sẽ thay đổi, trở nên cao và trong hơn.

Ứng dụng của khí Heli trong y tế 

Vai trò của khí Heli trong y tế cổ điển.

Từ xa xưa, Heli đã được sử dụng rộng rãi trong y học. Vì thế bạn hãy coi chúng như những ứng dụng cổ điển của Heli để dễ dàng phân biệt với các ứng dụng trong tương lai.

• Tác dụng của Heli đối với hệ hô hấp: Heli là một thành phần quan trọng trong việc hình thành oxy y tế. Loại khí này được dùng để chữa các bệnh về đường hô hấp. Nó có khả năng làm giảm sức cản đường thở giúp cho bệnh nhân thở dễ dàng hơn.
• Tác dụng của Heli đối với hệ tuần hoàn: Heli có khả năng bảo vệ mô cơ tim và tránh xảy ra hiện tượng thiếu máu cục bộ thông qua các cơ chế khác nhau. Đồng thời nó cũng giúp ngăn ngừa chảy máu tái phát
• Sử dụng helium trong hệ thống thần kinh: Trường hợp bị tổn thương não do chấn thương. Điều trị Heli ở áp suất cao để bảo vệ thần kinh, phục hồi nơron thần kinh sau tổn thương. Nó cũng hứa hẹn phục hồi tế bào thần kinh sau chấn thương.
• Heli trong phẫu thuật: Trong trường hợp phẫu thuật nội soi, sử dụng khí Heli là một phương pháp an toàn. Ngoài ra, Heli còn có khả năng  phục hồi vận động dạ dày ruột ngay sau khi mổ. Đặc biệt, công nghệ plasma Heli được sử dụng nhằm mục đích là làm đông máu nhiệt các mô phẫu thuật. Công nghệ này giúp phát hiện vị trí chảy máu nhanh và chính xác hơn.

Vai trò của khí Heli trong y tế ở tương lai.

Kể từ khi được phát hiện, Heli đã được ứng dụng vào trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau. Hiện tại Heli ngày càng được nghiên cứu và ứng dụng nhiều trong lĩnh vực y tế. Đặc biệt là tia X và kinh hiển vi.

Vai trò của khí Heli trong y tế – ngành X-quang

Do phổi giàu nguyên tố 1H nên khi chụp cộng hưởng từ phổi sẽ gặp nhiều khó khăn trong việc cung cấp hình ảnh đầy đủ, rõ ràng so với các cơ quan khác trong cơ thể. Hơn nữa, các cơ quan trao đổi khí trong phổi cũng bị biến dạng về từ trường. Việc điều khiển tín hiệu cộng hưởng 1H từ phổi sẽ bị giảm thêm và cơ chế hô hấp, co bóp tim cũng bị giảm tín hiệu MRI phổi.

Khi hít Heli siêu phân cực vào thì sẽ khắc phục nhanh chóng tình trạng mật độ Proton ở phổi. Sự phân cực phần lớn sẽ đạt được bằng cách sử dụng phương pháp bơm sợi quang trao đổi. Qua đó, sự phân cực hạt nhân cũng tăng lên x5 lần so với độ phân cực nhận được từ phương pháp nhiệt.

Đặc biệt, việc sử dụng Xenon siêu phân cực sẽ mang hiệu quả thấp hơn so với sử dụng phương pháp MRI dùng Heli siêu phân cực, do Xenon khó phân cực hơn.

Sử dụng Heli phân cực

Khi sử dụng phương pháp SEOP thì khí Heli sẽ được phân cực hóa qua đêm ( từ 12 – 14 tiếng). Đồng thời được hít vào từ một túi trộn khí Oxy y tế ( Oxy kết hợp với Heli) để chụp. Khi này bạn sẽ được yêu cầu nín thở khoảng 8-16s và đặc biệt phương pháp này vô cùng an toàn, không cần liều bức xạ ion hóa.

Phương pháp SEOP có thể tái sử dụng nhiều lần cho nhiều phương pháp điều trị khác nhau như longitudinal study, interventional và xét nghiệm nhi khoa.

 Phương pháp chụp cộng hưởng HP 3He sẽ cung cấp thêm thông tin về vấn đề oxy hóa phổi. Đây là điều mà phương pháp chụp cắt lớp vi tính có độ phân giải cao hoặc MRI truyền thống không làm được.

Heli trong kính hiển vi

Kính hiển vi quét ion Heli (HIM) là một kỹ thuật hình ảnh mới có thể cung cấp hình ảnh mô sinh học có độ phân giải nanomet mà không cần tạo màng dẫn điện. Kính hiển vi quét ion Heli đã được sử dụng để khám phá biểu mô thận chuột.

Nó có thể tạo ra hình ảnh có chất lượng và chi tiết. Với hệ thống ion Heli thì các chi tiết như cấu trúc màng hay các hạt cầu nano trên màng vỏ cầu thận cũng được nhìn thấy rõ ràng.

Nói một cách dễ hiểu, vai trò của heli trong y tế đều dựa vào các đặc tính vật lý và hóa học độc đáo được phát triển mạnh mẽ. Ngày này, nó phục vụ cho các phương pháp điều trị ngày càng tiên tiến và hiệu quả hơn.

Bên cạnh Heli, Oxy cũng là một trong những loại khí được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực Y tế. Bạn có thể tham khảo Dịch vụ cho thuê máy thở Oxy tại nhà của Cấp Cứu Vàng nhé.

Bên cạnh đó, Cấp Cứu Vàng với kinh nghiệm trong nghề nhiều năm với dịch vụ cho thuê xe cấp cứu quận 5 nói riêng và TPHCM nói chung, đã khoác lên mình trách nhiệm cũng như cái tâm của nghề vận chuyển bệnh nhânGiúp cho bệnh nhân có cơ hội được cứu sống nhiều hơn. Liên hệ Công ty TNHH Cấp Cứu Vàng để được hỗ trợ.

Khôi Nguyên Effect hy vọng với bài viết về Khí Heli là gì và tính chất của Khí Heli ở trên, mong những chia sẻ giúp ích cho quý bạn đọc hiểu thêm về Khí Heli