氦氣
氦
氦氣為無色無味，不可燃?xì)怏w，空氣中的含量約為百萬分之5.2。化學(xué)性質(zhì)完全不活潑，通常狀態(tài)下不與其它元素或化合物結(jié)合。
簡介
理論上可以從空氣中分離抽取，但因其含量過于稀薄，工業(yè)上從含氦量約為0.5%的天然氣中分離、精制得到氦氣。
氦，HELIUM，源自helios，意為"太陽"，1868年發(fā)現(xiàn)。幾乎世界上所有的氦氣都是由美國的天然氣井中提取的。它比空氣輕，廣泛地應(yīng)用于飛艇和氣球，以取代其有高度可燃性的氫氣。液態(tài)氦因其沸點特別低而成為低溫學(xué)領(lǐng)域的無價之寶。
基本信息
英文名 helium
化學(xué)式 He
是單原子稀有氣體分子。
分子量 4.003
氣體密度 0.1786g/L（0°C、1atm）
液態(tài)密度 0.1250kg/?（沸點）
比重 0.14（空氣=1）
沸點 4.3K（1atm）
熔點 1.0K（26atm）
臨界溫度 5.3K
臨界壓力 0.228MPa
蒸發(fā)熱 5.50cal/g、20.4kJ/kg（沸點）
液態(tài)與氣態(tài)的體積比 699（0℃、1atm、以液態(tài)體積為1?）
性質(zhì) 無色、無味、無臭,常溫下為氣態(tài)的惰性氣體。臨界溫度較低,是較難液化的氣體,極不活潑,不能燃燒,也不助燃。進行低壓放電時顯深黃色。氦具有特殊的物理性質(zhì),在絕對零度時,在其蒸氣壓下,氦不會固化。氮氣化學(xué)性能穩(wěn)定,一般不生成化合物,在低壓放電管中受激發(fā)可形成He +2 、HeH等離子及分子。在特定條件下和某些金屬可形成化合物。
質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 1.國家標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)氮氣GB/T 4844.1—1995
發(fā)現(xiàn)
早在1868年，法國天文學(xué)家簡森(Janssen P J C,1824-1907)在觀察日全蝕時，就曾在太陽光譜上觀察到一條黃線D，這和早已知道的鈉光譜的D1和D2兩條線不相同。同時，英國天文學(xué)家洛克耶爾(Lockyer J N,1836-1920)也觀測到這條黃線D。當(dāng)時天文學(xué)家認(rèn)為這條線只有太陽才有，并且還認(rèn)為是一種金屬元素。所以洛克耶爾把這個元素取名為Helium，這是由兩個字拼起來的，helio是希臘文太陽神的意思，后綴-ium是指金屬元素而言。中譯名為氦。
1895年，萊姆賽和另一位英國化學(xué)家特拉弗斯(Travers M W,1872-1961)合作，在用硫酸處理瀝青鈾礦時，產(chǎn)生一種不活潑的氣體，用光譜鑒定為氦，證實了氦元素也是一種稀有氣體，這種元素地球上也有，并且是非金屬元素。
氦氣的用途
利用其－268.9℃的低沸點，液氦可以用于超低溫冷卻。在懸浮列車等領(lǐng)域中廣受關(guān)注的超導(dǎo)體應(yīng)用中，氦氣是不可或缺的。此外，由于化學(xué)性質(zhì)不活潑和輕于空氣等特征，氦氣常用于飛船或廣告氣球中的充入氣體，這一用途也是眾所周知的。在海洋開發(fā)領(lǐng)域的呼吸用混合氣體中，以及醫(yī)療領(lǐng)域的核磁共振成像設(shè)備的超導(dǎo)電磁體冷卻的用途中，氦氣都得到廣泛的應(yīng)用：軍工、科研、石化、制冷、醫(yī)療、半導(dǎo)體、管道檢漏、超導(dǎo)實驗、金屬制造、深海潛水、高精度焊接、光電子產(chǎn)品生產(chǎn)等?？捎糜诘蜏乩湓春统瑢?dǎo)技術(shù)。也可用作高真空裝置、原子核反應(yīng)堆、宇宙飛船等的檢漏劑及鎂、鋯、鋁、鈦等金屬焊接的保護氣。在火箭、宇宙飛船事用作輸送液氫、液氧等液體推進劑的加壓氣體。還用作原子反應(yīng)堆的清洗劑、氣體色譜分析分析的載氣、氣球充氣、電弧焊用保護氣、潛水用混合氣和氣體溫度計的填充氣。
氦氣的制備方法
1.冷凝法:天然氣提氦在工業(yè)上采用冷凝法,該法工藝包括天然氣的預(yù)處理凈化、粗氦制取及氦的精制等工序,制得99.99%的純氦氣。
2.空分法:一般采用分凝法,從空氣裝置中提取粗氦、氖混合氣,由粗氦、氖混合氣制純氦、氖混合氣,經(jīng)分離及純化,制得99.99%的純氦氣。
3.氫液化法:工業(yè)上采用氫液化法從合成氨尾氣中提氦。該法工藝是低溫吸附清除氮、精餾得到粗氦,加氧催化除氫及氦的純化,制得99.99%的純氦氣。
4.高純氦法:將99.99%的純氦進一步用活性炭吸附純化制得99.9999%的高純氦氣。
使用氦氣安全事項
本品屬不燃?xì)怏w,危規(guī)編號：GB 2.2類22007。UN NO.1046；IMDG CODE 2144頁,2.2類。(壓縮的)GB 2.2類22008。UN NO.1963；IMDG CODE 2144頁,2.2類。(液化的)。氦氣為惰性氣體,高濃度時可使氧分壓降低而有窒息危險。當(dāng)空氣中氦濃度增高時,患者先出現(xiàn)呼吸加快、注意力不集中、共濟失調(diào)；繼之出現(xiàn)疲倦無力、煩躁不安、惡心、嘔吐、昏迷、抽搐,以致死亡。液體氦與皮膚接觸,能引起嚴(yán)重凍傷。用6m3鋼瓶或2L玻璃瓶包裝。玻璃瓶外加木箱或紙箱保護。貯存于陰涼、干燥的庫房中?？砂雌胀ㄘ浳镞\輸。裝卸時輕拿輕放,防止包裝破損。失火時,可用水和各種滅火器撲救。
使用氦氣的機器設(shè)備
氦氣冷凍機，核磁共振，譜儀，光譜
主要性質(zhì)
在室溫和大氣壓力下，氦是無色、無味的氣體。它在干空氣中的體積含量為5.24×10-6。
氦不能僅靠將飽和液體冷卻到絕對零度而固化。要使氦固化，必須施以相應(yīng)壓力。在2.173K，氦將或多少從正常液體轉(zhuǎn)變成一種具有獨特性質(zhì)的流體。溫度高于2.173K的液體稱為氦Ⅰ。低于此溫度的液體稱為氦Ⅱ。氦Ⅱ為超流體。它的熵為零，熱導(dǎo)率極高，黏度幾乎為零。氦是單原子氣體，化學(xué)性質(zhì)不活潑。通常條件下不與其它元素和化合物反應(yīng)。
氦氣傳播速度
因為氦氣傳播聲音的速度差不多為空氣的三倍，所以吸入氦氣的人說話的聲音會變高頻率。這個有趣的現(xiàn)像，使得吸入氦氣的人說話尖聲細(xì)氣，男性頓時會變得娘娘腔，就好像舊時的卡通人物一樣。
過度使用所產(chǎn)生的問題
需要注意的是，如果大量吸入氦氣，會造成體內(nèi)氧氣被氦取代，因而發(fā)生缺氧(呼吸反射是受體內(nèi)過量二氧化碳驅(qū)動，而對缺氧并不敏感)，嚴(yán)重的甚至?xí)劳觥?另外，如果是由高壓氣瓶中直接吸入氦氣，那么其高流速就會嚴(yán)重地破壞肺部組織。 大量而高壓的氦和氧會造成高壓緊張癥狀 High pressure nervous syndrome (HPNS)，不過少量的氮就能夠處理這個問題。
