商品介绍

氦气He

氦气He

氦气He,气态,无色无味,非易燃性。

氦气的由来

氦(旧译作氜)是一种化学元素,它的化学符号是He,它的原子序数是2,是一种无色的惰性气体,放电时发深黄色的光。在常温下,它是一种极轻的无色、无臭、无味的单原子气体。氦气是所有气体中最难液化的,是唯一不能在标准大气压下固化的物质。氦的化学性质非常不活泼,一般状态下很难和其他物质发生反应。

液态氦在温度下降至2.18K时,性质会发生突变,粘度极小,成为一种超流体,能沿容器壁向上流动,热传导性为铜的800倍,成为导热性能极佳的热导体,其比热容、表面张力、压缩性都是反常的。这种异常的液体叫做液氦II,正常的液态氦气叫做液氦I。

发现

在1868年的一次日食观测时,法国天文学家皮埃尔·詹逊首次在太阳的光谱中位於钠的谱线附近发现了这种发出黄色谱线的物质。1895年,美国地质学家希尔布兰德观察到钇铀矿放在硫酸中加热会产生一种不能自燃、也不能助燃的气体。他认为这种气体可能是氮气或氩气,但没有继续研究。拉姆赛(W.Ramsay)得知后,重复了实验,从钇铀矿中分离出了氦,又请英国光谱专家克鲁克斯帮助检验,首次证明了在地球上也存在这种元素。1895年3月,拉姆赛在《化学新闻》上首先发表了在地球上发现氦的简报,同年在英国化学年会上正式宣布这一发现。

名称由来

在詹逊从太阳光谱中发现氦时,英人J. N. Lockyer和E. F. Frankland认为这种物质在地球上还没有发现,因此定名为「氦」(法文为hélium,英文为helium),源自希腊语hëios,意为「太阳」。

分布

氦存在於整个宇宙中,按质量计占23%。但在自然界中主要存在於天然气体或放射性矿石中。在地球上的放射性矿物中所含有的氦是α衰变的产物。氦在某些天然气中含有在经济上值得提取的量,最高可以含有7%,在美国的天然气中氦大约有1%,在地表的空气中每立方米含有4.6立方厘米的氦,大约占整个体积的0.0005%,密度只有空气的7.2分之一,是除了氢以外密度最小的气体。

制备

1.天然气分离法:工业上,主要以含有氦的天然气为原料,反覆进行液化分馏,然后利用活性炭进行吸附提纯,得到纯氦。

2.合成氨法:在合成氨中,从尾气经分离提纯可得氦。

3.空气分馏法:从液态空气中用分馏法从氖氦混合气中提出。

4.铀矿石法:将含氦的铀矿石经过焙烧,分离出气体,再经过化学方法,除去水蒸气、氢气和二氧化碳等杂质提纯出氦。

同位素

主条目:氦的同位素
现时已知的氦同位素有八种,包括氦3、氦4、氦5、氦6、氦8等,但只有氦3和氦4是稳定的,其余的均带有放射性。在自然界中,氦同位素中以氦4占最多,多是从其他放射性物质的α衰变,放出氦4原子核而来。而在地球上,氦3的含量极少,它们均是由超重氢(氚)的β衰变所产生。

用途

充满氦气,形似氦化学符号(He)的充气管由於氦很轻,而且不易燃,因此它可用於填充飞艇、气球、温度计、电子管、潜水服等。也可用於原子反应炉和加速器、雷射器、火箭、冶炼和焊接时的保护气体,还可用来填充灯泡和霓虹灯管,也用来制造泡沫塑料。

由於氦在血液中的溶解度很低,因此可以加到氧气中作为潜水员的呼吸用气体。

液体氦的温度接近绝对零度(-273℃),因此它在在超导研究中中用作超流体,制造超导材料。液态氦还常用做冷却剂和制冷剂。在医学中,用於氩氦刀以治疗癌症。

它还可以用作人造大气层和镭射媒体的组成部分。

氦气可以用於保存尸体,毛泽东水晶棺材内的气体即为氦气。

对声音的影响

因为氦气传播声音的速度差不多为空气的三倍,这会改变人的声带的共振态,於是使得吸入氦气的人说话的声音会变高频率。这个有趣的现象使得吸入氦气的人说话尖声细气,就好像旧时代的卡通人物一样。与吸入六氟化硫后声音变粗正好相反。这种现象经常被错误地解释为音速的提高直接导致声音频率的增加,或者氦气使得声带振动变快。

过度使用所产生的问题

需要注意的是,如果大量吸入氦气,会造成体内氧气被氦取代,因而发生缺氧(呼吸反射是受体内过量二氧化碳驱动,而对缺氧并不敏感),严重的甚至会死亡。 另外,如果是由高压气瓶中直接吸入氦气,那么其高流速就会严重地破坏肺部组织。 大量而高压的氦和氧会造成高压紧张症状 High pressure nervous syndrome (HPNS),不过少量的氮就能够处理这个问题。