الغازات النبيلة: خصائصها واستخداماتها ومخاطر استنشاقها

تقع الغازات النبيلة في المجموعة الثامنة عشرة، عند الطرف الأيمن من الجدول الدوري. تضم الهيليوم والنيون والأرجون والكريبتون والزينون والرادون، إضافة إلى أوغانيسون المصنّع. وفي العناصر الستة الأولى تكون الطبقة الإلكترونية الخارجية مكتملة، وهو ما يفسر ضعف ميلها إلى اكتساب الإلكترونات أو فقدها أو مشاركتها مقارنة بعناصر كثيرة أخرى.

وصفها بأنها «خاملة» ليس حكمًا مطلقًا؛ إذ تستطيع بعض العناصر الأثقل تكوين مركبات في ظروف خاصة. أما أوغانيسون فعنصر شديد القصر في العمر، أُنتجت منه ذرات قليلة، ولا يصح افتراض أنه يطابق بقية المجموعة في جميع الخصائص.

بدأ التعرف إلى الهيليوم من بصمة ضوئية في طيف الشمس قبل إثبات وجوده على الأرض. وأسهمت ملاحظة اختلاف كثافة النيتروجين المستخلص من الهواء عن المحضر كيميائيًا في اكتشاف الأرجون. ثم قاد فصل مكونات الهواء وتحليل أطيافها إلى التعرف إلى عناصر أخرى، بينما ارتبط اكتشاف الرادون بدراسة النشاط الإشعاعي.

الهيليوم وفير في الكون ويتشكل داخل النجوم، أما على الأرض فينشأ جزء كبير منه نتيجة التحلل الإشعاعي داخل الصخور ويتجمع في بعض مكامن الغاز الطبيعي. والأرجون أكثر الغازات النبيلة وفرة في الهواء، وتوجد معه كميات أقل بكثير من النيون والكريبتون والزينون. وينتج الرادون من سلاسل التحلل الإشعاعي الطبيعية في التربة والصخور.

• الهيليوم: خفيف جدًا، غير قابل للاشتعال، وله درجة غليان شديدة الانخفاض؛ لذلك يناسب تطبيقات التبريد العميق.
• النيون: معروف بتوهجه الأحمر البرتقالي عند مرور تفريغ كهربائي فيه، ويستخدم في بعض مصابيح الإعلان والمؤشرات.
• الأرجون: يوفر جوًا قليل التفاعل في اللحام وتصنيع بعض المنتجات، ويوجد أيضًا داخل أنواع من المصابيح والنوافذ العازلة.
• الكريبتون: يدخل في مصادر إضاءة خاصة وبعض تقنيات الليزر، وتكلفته أعلى بسبب ندرته في الهواء.
• الزينون: يستخدم في مصابيح قوية وتطبيقات بحثية وطبية متخصصة، ويمكنه تكوين مركبات أكثر من العناصر الأخف في المجموعة.
• الرادون: غاز مشع طبيعي قد يتسرب من الأرض إلى المباني، ولا يمكن كشفه بالحواس.
• أوغانيسون: عنصر مصنّع مشع يتحلل سريعًا جدًا، وليس له استخدام طبي أو منزلي عملي.

ذرات منفردة وتفاعل محدود

توجد العناصر الستة الأولى في الظروف العادية على هيئة غازات أحادية الذرة، لا جزيئات ثنائية مثل الأكسجين. وهي عديمة اللون والرائحة، وغير قابلة للاشتعال. لكن انعدام الرائحة لا يوفر وسيلة إنذار عند حدوث تسرب، كما أن عدم الاشتعال لا يمنع الاختناق أو مخاطر الضغط والبرودة الشديدة.

تدرج في الكثافة ودرجات الغليان

تزداد الكثافة ودرجات الغليان عمومًا بالانتقال من الهيليوم إلى الرادون، مع اختلافات ترتبط ببنية الذرات وقوى التجاذب بينها. ولا يمكن تعميم هذه الملاحظات التجريبية ببساطة على أوغانيسون؛ فخصائصه الفيزيائية والكيميائية تعتمد بدرجة كبيرة على التنبؤات النظرية.

التوصيل الكهربائي وألوان التفريغ

لا توصل هذه الغازات الكهرباء جيدًا في حالتها العادية، لكنها قد تتأين تحت جهد مناسب وتصدر ضوءًا مميزًا. يظهر النيون عادة بالأحمر البرتقالي، والأرجون بدرجات بنفسجية، والهيليوم بلون وردي مائل إلى البرتقالي. وتتأثر الألوان بضغط الغاز وتصميم المصباح ووجود مواد أخرى؛ لذلك ليست كل لافتة ملونة مضاءة بغاز النيون وحده.

هل تكوّن مركبات؟

أثبتت الكيمياء أن الزينون يستطيع تكوين مركبات مع الفلور والأكسجين، كما عُرفت مركبات للكريبتون في ظروف خاصة. لذا فالتسمية الأدق تعكس قلة التفاعل، لا استحالته. ولا تعني سلامة الغاز نسبيًا أن مركباته آمنة؛ فقد تكون لها خصائص ومخاطر مختلفة تمامًا.

تُستخلص عدة غازات نبيلة صناعيًا عبر تبريد الهواء وفصل مكوناته وفق اختلاف درجات غليانها، مع خطوات تنقية إضافية للعناصر النادرة. ويُستخرج الهيليوم غالبًا من مصادر غاز طبيعي غنية به. أما أوغانيسون فيُنتج داخل منشآت بحثية عبر تفاعلات نووية، وليس منتجًا متاحًا للاستخدام المعتاد.

تُستخدم هذه العناصر لتوفير أجواء واقية في الصناعة، وفي الإضاءة والليزر وتقنيات الفضاء. ويُستفاد من الهيليوم في كشف التسربات والتبريد، بينما يساعد الأرجون على تقليل تفاعل المعادن الساخنة مع الهواء أثناء بعض عمليات اللحام.

• التصوير بالرنين المغناطيسي: يُستخدم الهيليوم السائل لتبريد المغناطيسات فائقة التوصيل في كثير من الأجهزة، وليس مادة تُحقن للمريض.
• دعم التنفس في حالات مختارة: قد يستخدم الفريق الطبي مزيج الهيليوم والأكسجين لتقليل مقاومة تدفق الغاز في بعض حالات انسداد المجرى الهوائي. وهو إجراء مساعد، لا علاج للسبب الأساسي.
• الزينون: له استخدامات محدودة في التخدير ضمن بيئات متخصصة، كما تُستخدم صور معينة منه في فحوص لتقييم تهوية الرئتين.
• الأرجون: يدخل في تقنيات متخصصة لتخثير الأنسجة والسيطرة على بعض أنواع النزف، وفق تقييم الطبيب.

هذه التطبيقات تتطلب أجهزة وتركيزات ومراقبة ملائمة. ولا تمنح مبررًا لتجربة استنشاق الغاز من بالون أو أسطوانة، أو استخدامه لعلاج ضيق التنفس ذاتيًا.

نقص الأكسجين

يمكن للغازات النبيلة أن تزاحم الأكسجين عند تراكمها في مكان مغلق، مسببة الصداع والدوار واضطراب التركيز ثم فقدان الوعي. وقد يحدث الانهيار دون إنذار واضح. واستنشاق الهيليوم لتغيير الصوت ليس آمنًا، خصوصًا من أسطوانة مضغوطة؛ إذ قد يسبب أيضًا إصابة رئوية ومضاعفات خطيرة مرتبطة بالضغط.

التعرض المزمن للرادون

يزيد استنشاق الرادون ونواتج تحلله عبر فترات طويلة خطر سرطان الرئة، ويكون الخطر أكبر لدى المدخنين. وقد يتراكم في الطوابق السفلية والمساحات المتصلة بالتربة. لا يسبب عادة أعراضًا فورية تنبه إلى وجوده؛ لذلك يعتمد اكتشافه على القياس، وليس على ظهور السعال أو تغير رائحة المكان.

• لا تستنشق غاز البالونات، ولا توجه صمام الأسطوانة نحو الفم أو الوجه.
• احفظ الأسطوانات مثبتة، واتبع تعليمات التخزين والتهوية والتعامل المهني معها.
• استخدم أجهزة مراقبة الأكسجين حيث يتطلب تقييم مخاطر العمل ذلك؛ فكاشف أول أكسيد الكربون لا يكشف نقص الأكسجين أو الرادون.
• افحص الرادون وفق إرشادات الجهات المحلية، واستعن بمتخصص لمعالجة المستويات المرتفعة؛ فالتهوية وحدها قد لا تكفي.
• اترك التعامل مع الغازات المسالة شديدة البرودة للمختصين لتجنب الحروق الباردة وإصابات الضغط.

اطلب الإسعاف فورًا عند حدوث ضيق تنفس أو ألم صدري أو تشوش أو إغماء بعد استنشاق الغاز، وبالأخص من أسطوانة مضغوطة. انتقل إلى الهواء الطلق إن أمكن بأمان، ولا تدخل مكانًا مغلقًا لإنقاذ شخص دون تجهيز وتدريب؛ فقد تصبح ضحية ثانية. اتبع تعليمات الإسعاف بشأن الإنعاش إذا كان المصاب لا يتنفس طبيعيًا.

أما إذا كشف الفحص ارتفاع الرادون في المنزل، فابدأ إجراءات خفضه واستشر الطبيب بشأن عوامل خطرك، خاصة التدخين. وراجع الطبيب عند سعال مستمر أو دم في البلغم أو ضيق تنفس غير مفسر، دون افتراض أن الرادون هو السبب الوحيد.