China Bans Helium Exports

📚 Subject : GS - विज्ञान आणि तंत्रज्ञान - रसायनशास्त्र, आंतरराष्ट्रीय घडामोडी

सरळसेवा, रेल्वे, तलाठी, वनरक्षक, पोलीस भरती, अग्निवीर , SSC GD, MPSC, UPSC परीक्षेसाठी विचारलेले / संभाव्य महत्त्वपूर्ण प्रश्न

प्रश्न) चर्चेत असलेला 'हेलियम' (Helium) हा वायू आधुनिक आवर्तसारणीतील (Modern Periodic Table) खालीलपैकी कोणत्या गटात (Group) मोडतो ?

1. गट 1 

2. गट 17 

3. गट 2 

4.गट 18

उत्तर : गट 18 (निष्क्रिय वायू - Noble Gases / Zero Group)

📰 बातमी काय ?

• चीनच्या वाणिज्य मंत्रालय आणि सीमाशुल्क महाप्रशासनाने (General Administration of Customs, China) देशातून होणाऱ्या हेलियम वायूच्या निर्यातीवर तात्पुरती बंदी घातली आहे.

• वैद्यकीय, अंतराळ, सेमीकंडक्टर आणि वैज्ञानिक संशोधनात अत्यंत महत्त्वाचा मानला जाणारा हेलियम (He) हा वायू जागतिक पातळीवर दुर्मिळ असल्याने चीनच्या या निर्णयामुळे जागतिक पुरवठा साखळीवर (Supply Chain) परिणाम होण्याची शक्यता निर्माण झाली आहे.

📚📚 संदर्भ : Static GS - विज्ञान आणि तंत्रज्ञान - रसायनशास्त्र

🧐 हेलियम वायू बद्दल परीक्षेसाठी IMP माहिती : 

1) मूलभूत गुणधर्म :

• हेलियमचा अणुअंक 2 ( He - Atomic Number = 2) असून त्याच्या पहिल्याच कक्षेत (K shell) कमाल 2 इलेक्ट्रॉन असल्याने त्याचे 'द्विक' (Duplet) पूर्ण असते.

• बाह्यतम कक्षा पूर्ण असल्याने हा रासायनिकदृष्ट्या अत्यंत निष्क्रीय (Inert) आणि स्थिर वायू मानला जातो.

• हा हवेपेक्षा हलका असून आवर्तसारणीतील (Periodic Table) गट 18 मधील 'निष्क्रिय वायू' (Noble/Inert Gas) आहे.

• हेलियम हा रंगहीन, गंधहीन, चवहीन आणि बिनविषारी (Non-toxic) वायू आहे.

2) अवस्था :

• हेलियम (He) सामान्यतः वायुरूपातच आढळतो. केवळ परम शून्य तापमानाच्या (Near Absolute Zero) अत्यंत थंड वातावरणातच तो द्रवरूप (Liquid Helium) धारण करतो.

3) उत्पत्ती आणि पृथ्वीवरील उपलब्धता :

• हेलियम हे पृथ्वीवर अ- नवीकरणीय (Non-renewable) नैसर्गिक साधन आहे.

• पृथ्वीच्या पोटात युरेनियम (Uranium) आणि थोरियम (Thorium) या किरणोत्सारी मूलद्रव्यांच्या किरणोत्सारी विघटनातून (Radioactive Decay) 'अल्फा कण' (Alpha Particles) उत्सर्जित होतात; हे अल्फा कण इलेक्ट्रॉन शोषून घेऊन हेलियम अणू तयार करतात.

• हा वायू प्रामुख्याने नैसर्गिक वायूच्या (Natural Gas) साठ्यांमध्ये अडकलेला आढळतो.

4) जागतिक उत्पादक देश :

• जगातील सर्वात मोठा हेलियम उत्पादक देश अमेरिका (U.S. - सुमारे 43% पुरवठा) आहे. त्यापाठोपाठ कतार, रशिया, कॅनडा आणि अल्जेरिया या देशांचा क्रमांक लागतो.

🔬 हेलियम कसा मिळवला जातो ? (Extraction Process) : 

1) उप-उत्पादन (By-product) :

• हेलियम नैसर्गिक वायूच्या शुद्धीकरणादरम्यान उप-उत्पादन म्हणून मिळवला जातो.

• नैसर्गिक वायूमध्ये हेलियमचे प्रमाण कमीत कमी 0.3% (कदाचित त्याहून अधिक) असेल, तरच त्याचे व्यावसायिक निष्कर्षण (Commercial Extraction) आर्थिकदृष्ट्या परवडणारे ठरते.

2) विलगीकरण पद्धती :

• हेलियमचा उत्कलन बिंदू अत्यंत कमी म्हणजेच -269°C असल्याने फ्रॅक्शनल डिस्टिलेशन प्रक्रियेद्वारे इतर वायूंपासून तो वेगळा केला जातो.

3) शुद्धतेची मानके :

• व्यावसायिक वापरासाठीच्या हेलियमची शुद्धता 99.997% असणे आवश्यक असते.

🎯 हेलियमचे विविध क्षेत्रांतील महत्त्वाचे उपयोग (Key Applications of Helium) : 

1) वैद्यकीय क्षेत्रात (Healthcare & MRI) :

• कर्करोग आणि इतर रोगांच्या निदानासाठी वापरल्या जाणाऱ्या MRI मशिन्समधील सुपरकंडक्टिंग मॅग्नेट्स थंड ठेवण्यासाठी (Cooling Agent) द्रवरूप हेलियम (Liquid Helium) अपरिहार्य आहे.

• हृदय शस्त्रक्रियेदरम्यान कार्डिओ-पल्मोनरी रिसुसिटेशन पंपांमध्ये वापर केला जातो.

• डोळ्यांच्या नाजूक शस्त्रक्रियेसाठी हेलियम-निऑन लेझर (He-Ne Laser) वापरले जातात.

2) खोल समुद्रात डायव्हिंग (Deep Sea Diving) :

• खोल समुद्रात पाणबुडे (Divers) श्वास घेण्यासाठी 80% हेलियम आणि 20% ऑक्सिजन (Heliox) चे मिश्रण वापरतात, ज्यामुळे शरीरात नायट्रोजनचे बुडबुडे तयार होण्याचा (Bends) धोका टळतो.

3) ऐतिहासिक दस्ताऐवज जतन करण्यासाठी :

• ऐतिहासिक व दुर्मिळ कागदपत्रे (उदा. अमेरिकेचा स्वातंत्र्य जाहीरनामा) ऑक्सिडायझेशनपासून सुरक्षित ठेवण्यासाठी हेलियमयुक्त बंदिस्त पेटीत जतन केली जातात.

4) गळती शोधक (Leak Detection) :

• अणू अत्यंत सूक्ष्म असल्यामुळे आणि इतर घटकांशी कोणतीही रासायनिक अभिक्रिया करत नसल्याने अतिसूक्ष्म वायू गळती शोधण्यासाठी (Leak Detection Agent) हेलियमचा वापर होतो.

🔑 परीक्षेच्या दृष्टीने IMP रिव्हिजन पॉईंट्स : Helium (He)

• हेलियमचा (He) अणुअंक(Atomic Number) → 2

• रासायनिक गट → निष्क्रिय वायू / नोबल गॅस 

• आवर्तसारणीतील गट → 18

• उत्पत्तीचे कारण → युरेनियम आणि थोरियमचे किरणोत्सारी विघटन (अल्फा कणांमधून निर्मिती)

• नैसर्गिक स्रोत → नैसर्गिक वायूचे साठे

• उत्कलन बिंदू (Boiling Point) → -269°C

• जगातील सर्वात मोठा उत्पादक → अमेरिका (जागतिक पुरवठ्याच्या 43%)

• MRI मशीनमधील कार्य → सुपरकंडक्टिंग मॅग्नेट्स थंड ठेवण्यासाठी द्रवरूप हेलियमचा वापर