氦：性能，特点，应用

氦 - 周期表的组18的惰性气体。 这是氢之后的第二最轻的元素。 氦 - 没有颜色，气味和味道的气体，其在-268.9℃的温度变成液体 沸点和冰点比任何其他已知物质的低。 这是不与在正常大气压下冷却固化的唯一元件。 他移动到固态必须是25个大气压，在1 K的温度

发现的历史

氦在围绕太阳的气体气氛中，法国天文学家皮埃尔Zhansenom，在1868的蚀期间发现在太阳色的光谱亮黄色线。 最初，假定这条线表示元素钠。 同年，英国天文学家Dzhozef诺曼洛克耶观察到黄线在太阳光谱，其不对应于已知的钠线D ₁和D _2，因此它被命名为它的D _3。 洛克耶的结论是，它是由地球上的太阳未知的物质引起的。 他和化学家爱德华·弗兰克兰在使用希腊名字“太阳神”太阳title元素

1895年，英国化学家Uilyam Ramzay爵士已经证明氦在地球上的存在。 他接收的样本cleveite含铀矿物，和检查在加热过程中形成的气体后，可以发现，在光谱亮黄色线与线D _3，在太阳光谱观察到的一致。 于是，一种新元素终于安装。 在1903年拉姆齐和弗雷德里克·索迪发现氦是放射性物质的自发衰变的产物。

分布性质

氦的质量是宇宙的总质量的约23％，并且所述元件是第二最常见的空间。 它集中于分，在那里氢气被从所得的融合形成。 虽然在大气中的氦是在1份到200个的浓度。（5 PPM）和包含在少量的放射性矿物，陨石腺，以及矿物来源，大量在美国（特别是在德克萨斯，新发现的元素的墨西哥城，堪萨斯州，俄克拉何马州，犹他州和天然气的亚利桑那州）的成分（7.6％）。 小其储量在澳大利亚，阿尔及利亚，波兰，卡塔尔和俄罗斯被发现。 在地壳中的氦浓度仅为约8 ppb的。

同位素

每个氦原子的核含有两个质子，但是，如与其它元素，它具有同位素。 他们一到六个中子含有，所以它们的质量数为3〜8个。 稳定的这些，其重量由氦原子数^3（3赫）和^4（4赫）中确定的元素。 所有其他放射性和迅速衰变成其他物质。 地球上的氦是不是这个星球的原始组成部分，它的形成是放射性衰变的结果。 由放射性物质重核发射α粒子是同位素^4个赫核。 氦不会大批量的气氛积聚，因为地球的引力不足以阻止它逐渐泄漏到太空。 在世界^的3 He的迹线被解释负β衰变氢稀土3元素（氚）。 ⁴他是最常见的稳定同位素^：4的比例他的朝向^的3 He为约70万至1个大气压且在一些富氦矿物质约700万1原子..

氦的物理性质

这个项目的沸点和熔点是最低的。 出于这个原因，存在的氦气作为气体除非在极端条件下。 He气溶解在水中小于任何其它气体的，并扩散通过所述固体本体的速度比空气的大三倍。 其最接近的折射率接近1。

氦的导热率是仅次于氢的热导率，比热和它的非常高的。 在常温下是膨胀过程中加热，并且低于40的K - 冷却。 因此，在T <40K的氦可通过扩展转换成液体。

元素是绝缘体，如果不是在离子化状态。 与其他稀有气体，氦具有亚稳能级，允许它由放电时的电压低于所述电离电势被离子化。

氦-4是，它有两种液体形式独特。 通常称为氦I和温度范围从4.21 K的沸点存在（-268,9℃）至约2.18 K（-271℃）。 2,18的K ⁴更低的热传导率他变得比铜的1000倍。 这种形式被称为氦II，从普通区分开来。 它超流体：粘度是如此之低，它不能被测量。 氦II扩散到其涉及任何物质的表面上形成薄膜，并且该薄膜是无摩擦，甚至对流动重力。

较不丰富的氦-3形成三个不同的液相，其中两个是超流。 超流动性在⁴他是由前苏联物理学家发现 Petrom公司Leonidovichem Kapitsey 在1930年代中期，并在³他被道格拉斯·D·奥谢罗夫，戴维·M·李，和美国的罗伯特·C·理查森在1972年首次发现了同样的现象。

的两种同位素氦3的液体混合物和-4在温度低于0.8 K（-272.4℃）分为两层-基本纯^的3 He和与氦-3的^6％4赫混合物。 ³他的溶解在⁴赫伴随的冷却效果，其在低温恒温器结构中使用，其中，氦温度低于0.01 K（-273,14℃）并保持几天。

连接

在正常条件下，氦是化学惰性的。 在极端的可以创建一个化合物元件，在正常的温度和压力指标不稳定。 例如，氦气可以与碘，钨，氟，磷和硫化合物中，当经受电辉光放电或通过在等离子体状态的电子轰击。 因此，它被创建的HeNe，HgHe _{10，WHE 2}和分子离子赫₂ ⁺ ₂不^{++，HEH +}和HED ^+。 此技术也一直是中性分子，他₂和HgHe。

血浆

在宇宙中有利地分布电离氦，其特性基本上从分子不同。 电子和质子没有联系，而且它具有非常高的导电性，即使在部分离子化的状态。 上的带电粒子是由高度磁场和电场的影响。 例如，在用氦离子太阳风与电离氢磁层大地相互作用，引起北极光。

存款，在美国发现

在德克斯特，堪萨斯于1903年钻后，将其通过不可燃的气体获得的。 起初，人们并不知道它含有氦。 其中气体被发现，识别的状态伊拉斯谟斯·霍沃思地质学家，谁已收集了样本，堪萨斯通过化学家科迪Gamiltona和戴维·麦可法兰德大学发现，它含有72％的氮，15％的甲烷，1％的氢气，并没有确定的12％。 度过随后的分析后，研究人员发现了氦的样品是1.84％。 因此，我们知道，这个化学元素存在于大量在大平原地区，在那里可以从天然气中提取的深度。

工业生产

这使得美国在世界上生产的氦气领袖。 在由理查德·思雷尔福尔先生的建议，美国海军资助的三个小试装置在第一次世界大战期间产生这种物质，确保防空气球轻质不燃浮升气体。 根据该方案是在总5700米³ 92％He的产生，虽然这仅获得至少100升的气体。 这一数额的部分在世界上第一个氦气飞艇被用于 美国海军 C-7，这使得从汉普顿路首航 （弗吉尼亚州） 在博林场 （华盛顿特区） 1921年12月7日。

虽然低温液化气当时的过程没有充分发展，是第一次世界大战期间显著，生产继续。 氦气通常用作飞机提升气。 当它被用气体保护焊用于它的需求一直在第二次世界大战期间增加。 元素也有在创造原子弹“曼哈顿”的重视。

美国国家储备

1925年，美国政府产生了氦气的国家储备阿马里洛，德克萨斯州，在战争与和平时期的商业飞艇的时候提供军事飞艇。 使用燃气的第二次世界之后下跌，但该股于1950年增加到提供，除其他事项外，它提供的太空竞赛和冷战时期生产氧气的氢推进剂使用的冷却液。 在1965年使用美国氦气，比消费高峰在战时高出八倍。

氦1960矿务局的Streak 5家私营公司通过法律后从中提取天然气的元素。 这项计划是建425公里的管道输送到这些植物与得克萨斯州阿马里洛附近的政府部分耗尽的气场相连接。 氦氮混合泵入地下储存，并在那里停留，直到在它里面没有这个必要。

到1995年，股票的体积组装十亿立方米，而1.4十亿美元的国家储备，这促使美国国会在1996年逐步的出来的债务。 继自然资源部氦气的私有化在法律的1996年通过，2005年推出了清算店。

清洁生产

氦产生直到1945年具有约98％的纯度，其它2％是在足够用于飞艇的氮。 在1945年，它产生的气体的99.9％的少量用于在电弧焊接中使用。 到1949年，将得到的元件的纯度达到99.995％。

多年来，美国生产了超过90％的世界商业氦气。 自2004年以来，每年都已经筋疲力尽了1.4亿米^3，其中85％发生在美国，10％在阿尔及利亚进行，其余的-在俄罗斯和波兰。 氦在世界主要来源是德克萨斯州，俄克拉荷马州和堪萨斯州的天然气田。

获得过程

氦气（纯度98.2％）是从天然气的液化通过在低温下的其它部件和在高压下回收。 其它气体的吸附冷却活性炭可达到99.995％的纯度。 氦少量大规模空气液化过程中产生的。 900吨空气中可以得到有关3.17立方米。 米气体。

应用领域

稀有气体已经在各个领域得到了应用。

• 氦，其性质允许获得非常低的温度，用作LHC，MRI用超导磁体装置和核磁共振光谱仪，卫星设备的冷却剂，以及用于氧气和氢气在导弹液化“阿波罗”。
• 作为用于焊接铝和其他惰性气体。在半导体和光纤的制造金属。
• 。要在火箭发动机，的燃料箱创建压力特别是关于液态氢操作，叔仅氦气保持其聚集状态时氢保持液态）;
• 氦氖 气体激光器 用于扫描在超市票房的条形码。
• 氦离子显微镜可以让你获得比电子的最佳图像。
• 由于惰性气体的高渗透性用于测试泄漏，例如在汽车空调系统，以及快速填充在碰撞时气囊。
• 低密度允许充满氦气球装饰。 在惰性气体中飞艇和气球被替换爆炸性氢气。 例如，在气象，氦气球被用来解除测量仪器。
• 低温冷却介质时，由于化学元素的在最小可能的液体状态的温度。
• 氦，其属性提供它的低反应性和水溶性（和血液），在与氧气的混合物中发现呼吸制剂潜水应用和保持沉箱工作。
• 陨石和岩石进行了分析此元素的内容，以确定他们的年龄。

氦：所述元素的属性

他的主要物理性能如下：

• 原子序数：2。
• 氦原子的相对质量：4.0026。
• 熔点：无。
• 沸点：-268,9℃。
• 密度（1个大气压，0℃）：0,1785 g / n的。
• 氧化态为0。