مادة أو غاز الهليوم هو أحد هذه العناصر الكيميائية الخاملة أو النبيلة، الموجودة في الطبيعة، والتي تقع في الدورة الأولى، ويقع على رأس المجموعة الثامنة تحديدًا في العناصر.
يُشار إلى غاز الهيليوم بالرمز (He) ورقمه الذري هو (2)، ويتكون الهيليوم أساسًا من نواة بها بروتونان ونيوترونان محاطان بإلكترونين في مداراتهما الذرية.
يتميز الهيليوم بكونه غاز عديم اللون، والرائحة بالإضافة إلى هذا الطعم بالإضافة إلى أنه غير قابل للاشتعال، وخالي من السمية، وهو العنصر الوحيد الذي يتمتع بسرعة هروب كبيرة وتسرب كبير. .
أما بالنسبة للنشاط الكيميائي للهيليوم فهو قليل جدًا، والسبب في ذلك يعود إلى وجود إلكترونين في مداراته الخارجية، أي أنه مليء بالمدارات الإلكترونية، وهذا ما جعله مستقرًا.
هذا بالإضافة إلى سهولة التفاعل مع تلك العناصر القريبة منه حتى في حالة تعرضه للحرارة، بينما يتمتع الهيليوم بقدرة جيدة على توصيل كل من الحرارة والكهرباء بينما تكون كثافته وغليانه منخفضين، وهذا بالإضافة إلى قوته. ذوبان منخفض في الماء.
كيفية اكتشاف عنصر الهليوم – عملية اكتشاف عنصر الهيليوم لأول مرة في الغلاف الجوي المحيط بالشمس في عام (1868 م) وتحديداً عندما حدث الكسوف الكلي للشمس في الهند حيث جاءت عملية اكتشافه من قبل علماء الفلك (بيري جولي) و (جوزيف نورمان)).
وكان ذلك خلال دراستهم في تلك السنة، ورصدهم لهذه الأشعة المنبعثة بشرح طريقة التحليل الطيفي، والتي تعتمد على وضع مؤشر خاص في مواجهة الإشعاع الشمسي.
يتحلل الإشعاع الشمسي الذي يصل إليه إلى عدة ألوان، حيث لاحظ العالمان في ذلك اليوم وجود خط أصفر غير مألوف أو معروف، ولا يمكن أن يكون ناتجًا عن أي من هذه العناصر المعروفة لهما في تلك الفترة الزمنية.
ومن خلال تلك الملاحظة اتضح لهم أن هناك عنصرًا جديدًا يشكل سحابة حول الشمس، حيث استمرت عملية البحث عن جوهرها ومراقبتها لمعرفة أنها ثاني أكثر تلك العناصر انتشارًا. في الفضاء الخارجي، وذلك بالطبع بعد أن يسبق هذا العنصر من حيث انتشاره غاز الأكسجين.
أما بالنسبة لمداها، فقد وجد أنها من العناصر النادرة جدًا على الرغم من انتشارها الواسع، حيث يرجع السبب في ذلك إلى كثافتها البسيطة، مما يجعلها ترتفع للأعلى، مخترقة الغلاف الجوي إلى الفضاء الخارجي، ومن ثم الاسم هذا العنصر الجديد يسمى الهليوم.
كيف يتشكل الهيليوم في باطن الأرض تأتي عملية تكوين عنصر الهيليوم في باطن الأرض من خلال ذلك الانشطار الإشعاعي للعناصر الثقيلة مثل اليورانيوم والثوريوم، حيث ينتج عن عملية الانشطار هذه العناصر التي تنتج العنصر (ألفا) وهي نواة ذرة الهيليوم.
حيث أن بعض تلك الذرات تنجح في شق طريقها نحو الغلاف الجوي، وتندمج مع الهواء، لكن هذا يحدث بنسبة قليلة. تتشكل بشكل طبيعي.
أكثر الدول إنتاجا للهيليوم يقدر الاحتياطي العالمي من الهيليوم بـ 41 مليار متر مكعب، بينما أكبر المخزونات موجودة في دول مثل قطر، بالإضافة إلى الجزائر وروسيا والولايات المتحدة الأمريكية، بينما يبلغ المعدل العالمي. انتاج الهليوم سنويا يقدر بحوالي (175) مليون متر مكعب.
الولايات المتحدة الأمريكية هي أكبر منتج للهيليوم في العالم، بينما قطر هي ثاني أكبر منتج للهيليوم بعد الولايات المتحدة الأمريكية.
كيفية إنتاج غاز الهليوم من الغاز الطبيعي تعتبر عملية إنتاج الهليوم من العمليات المعقدة والحساسة التي تتطلب توافر تقنية عالية بالإضافة إلى توافر معدات خاصة. لإنتاج غاز الهيليوم أو الهليوم من الغاز الطبيعي هناك مرحلتان رئيسيتان وهما –
المرحلة الأولى وهي عملية تكثيف الغاز المستخرج من الغاز، وذلك من خلال استخدام درجات حرارة منخفضة بحيث يتم إنتاج ناتجين أولهما مركبات الغاز الطبيعي الهيدروكربوني، والثاني غاز الهليوم. المركز، حيث تقدر نسبة الهيليوم في هذا المركز عادة بـ (80٪).
المرحلة الثانية – وهي مرحلة عملية تنقية مركز الهليوم من هذه الشوائب التي قد تتواجد فيه مثل النيتروجين أو الأرجون وغازات أخرى.
اهم الاستخدامات الصناعية لعنصر الهيليوم او غاز الهليوم نظرا لهذه الخصائص المميزة والجيدة لعنصر الهيليوم فقد تم استخدامه في العديد من المجالات الصناعية الهامة ومنها – اولا – تبريد الاجهزة المغناطيسية اضافة الى صنع هذه الرقائق و الجرمانيوم. ثانيًا يستخدم الهيليوم في علاج الأزمات النفسية، ويساعد المريض على استنشاق كمية أكبر من الأكسجين، والسبب في ذلك يعود إلى خفة وزنه بالإضافة إلى قلة كثافته. يساعد وجود الهيليوم في الهواء الذي يستنشقه المريض على تسريع عملية التنفس. ثالثًا يستخدم الهيليوم أساسًا لملء المناطيد حتى يتمكن من الارتفاع والطيران وذلك لخفته ودرجة كثافته المنخفضة بالإضافة إلى عدم قابليته للاشتعال. رابعاً يستخدم الهيليوم لاكتشاف التسربات في عملية الانتشار الغازي والتي تتم أثناء عملية تخصيب اليورانيوم إضافة إلى كثرة استخدامه في الصناعات النووية لكونه ناقل حراري جيد. خامساً يستخدم الهيليوم كعامل مساعد في عمليات اللحام والتي يجب أن تتم في جو معزول عن الهواء. سادساً يتم خلط الهيليوم في هذه المواد التنفسية التي تستخدم في عمليات الغوص تحت الماء وفي المركبات الفضائية، حيث يرجع السبب في ذلك إلى عمله على زيادة سرعة تدفق الأكسجين في الاسطوانات.