氦：性能，特點，應用

氦 - 週期表的組18的惰性氣體。 這是氫之後的第二最輕的元素。 氦 - 沒有顏色，氣味和味道的氣體，其在-268.9℃的溫度變成液體 沸點和冰點比任何其他已知物質的低。 這是不與在正常大氣壓下冷卻固化的唯一元件。 他移動到固態必須是25個大氣壓，在1 K的溫度

發現的歷史

氦在圍繞太陽的氣體氣氛中，法國天文學家皮埃爾Zhansenom，在1868年的蝕期間發現在太陽色的光譜亮黃色線。 最初，假定這條線表示元素鈉。 同年，英國天文學家Dzhozef諾曼洛克耶觀察到黃線在太陽光譜，其不對應於已知的鈉線D ₁和D _2，因此它被命名為它的D _3。 洛克耶的結論是，它是由地球上的太陽未知的物質引起的。 他和化學家愛德華·弗蘭克蘭在使用希臘名字“太陽神”太陽title元素

1895年，英國化學家Uilyam Ramzay爵士已經證明氦在地球上的存在。 他接收的樣本cleveite含鈾礦物，和檢查在加熱過程中形成的氣體後，可以發現，在光譜亮黃色線與線D _3，在太陽光譜觀察到的一致。 於是，一種新元素終於安裝。 在1903年拉姆齊和Frederick索迪發現氦是放射性物質的自發衰變的產物。

分佈性質

氦的質量是宇宙的總質量的約23％，並且所述元件是第二最常見的空間。 它集中於分，在那裡氫氣被從所得的融合形成。 雖然在大氣中的氦是在1份到200個的濃度。（5 PPM）和包含在少量的放射性礦物，隕石腺，以及礦物來源，大量在美國（特別是在德克薩斯，新發現的元素的墨西哥城，堪薩斯州，俄克拉何馬州，猶他州和天然氣的亞利桑那州）的成分（7.6％）。 小其儲量在澳大利亞，阿爾及利亞，波蘭，卡塔爾和俄羅斯被發現。 在地殼中的氦濃度僅為約8 ppb的。

同位素

每個氦原子的核含有兩個質子，但是，如與其它元素，它具有同位素。 他們從一到六中子含有，所以它們的質量數為三至八年。 穩定的這些，其重量由氦原子數^3（3赫）和^4（4赫）中確定的元素。 所有其他放射性和迅速衰變成其他物質。 地球上的氦是不是這個星球的原始組成部分，它的形成是放射性衰變的結果。 由放射性物質重核發射α粒子是同位素⁴赫核。 氦不會大批量的氣氛積聚，因為地球的引力不足以阻止它逐漸洩漏到太空。 在世界^的3 He的跡線被解釋負β衰變氫稀土3元素（氚）。 ⁴他是最常見的穩定同位素^：4的比例他的朝向^的3 He為約70萬至1個大氣壓且在一些富氦礦物質約700萬1原子..

氦的物理性質

這個項目的沸點和熔點是最低的。 出於這個原因，存在的氦氣作為氣體除非在極端條件下。 He氣溶解在水中小於任何其它氣體的，並擴散通過所述固體本體的速度比空氣的大三倍。 其最接近的折射率接近1。

氦的導熱率是僅次於氫的熱導率，比熱和它的非常高的。 在常溫下是膨脹過程中加熱，並且低於40的K - 冷卻。 因此，在T <40K的氦可通過擴展轉換成液體。

元素是絕緣體，如果不是在離子化狀態。 與其他稀有氣體，氦具有亞穩能級，允許它由放電時的電壓低於所述電離電勢被離子化。

氦-4是，它有兩種液體形式獨特。 通常稱為氦I和溫度範圍從4.21 K的沸點存在（-268,9℃）至約2.18 K（-271℃）。 2,18的K ⁴更低的熱傳導率他變得比銅的1000倍。 這種形式被稱為氦II，從普通區分開來。 它超流體：粘度是如此之低，它不能被測量。 氦II擴散到其涉及任何物質的表面上形成薄膜，並且該薄膜是無摩擦，甚至對流動重力。

較不豐富的氦-3形成三個不同的液相，其中兩個是超流。 超流動性在⁴他是由前蘇聯物理學家發現 Petrom公司Leonidovichem Kapitsey 在1930年代中期，並在³他被道格拉斯D.奧謝羅夫，大衛·李，和美國的羅伯特·理查德森在1972年首次發現了同樣的現象。

的兩種同位素氦3的液體混合物和-4在溫度低於0.8 K（-272.4℃）分為兩層-基本純^的3 He和與氦-3的^6％4赫混合物。 ³他的溶解在⁴赫伴隨的冷卻效果，其在低溫恆溫器結構中使用，其中，氦溫度低於0.01 K（-273,14℃）並保持幾天。

連接

在正常條件下，氦是化學惰性的。 在極端的可以創建一個化合物元件，在正常的溫度和壓力指標不穩定。 例如，氦氣可以與碘，鎢，氟，磷和硫化合物中，當經受電輝光放電或通過在等離子體狀態的電子轟擊。 因此，它被創建的HeNe，HgHe _{10，WHE 2}和分子離子赫₂ ⁺ ₂不^{++，HEH +}和HED ^+。 此技術也一直是中性分子，他₂和HgHe。

血漿

在宇宙中有利地分佈電離氦，其特性基本上從分子不同。 電子和質子沒有聯繫，而且它具有非常高的導電性，即使在部分離子化的狀態。 上的帶電粒子是由高度磁場和電場的影響。 例如，在用氦離子太陽風與電離氫磁層大地相互作用，引起北極光。

存款，在美國發現

在德克斯特，堪薩斯於1903年鑽後，將其通過不可燃的氣體獲得的。 起初，人們並不知道它含有氦。 其中氣體被發現，識別的狀態伊拉斯謨霍沃斯地質學家，誰已收集了樣本，堪薩斯通過化學家科迪Gamiltona和大衛·麥克法蘭大學發現，它含有72％的氮，15％的甲烷，1％的氫氣，並沒有確定的12％。 度過隨後的分析後，研究人員發現了氦的樣品是1.84％。 因此，我們知道，這個化學元素存在於大量在大平原地區，在那裡可以從天然氣中提取的深度。

工業生產

這使得美國在世界上生產的氦氣領袖。 在由理查德·思雷爾福爾先生的建議，美國海軍資助的三個小試裝置在第一次世界大戰期間產生這種物質，確保防空氣球輕質不燃浮升氣體。 根據該方案是在總5700米³ 92％He的產生，雖然這僅獲得至少100升的氣體。 這一數額的部分在世界上第一個氦氣飛艇被用於 美國海軍 C-7，這使得從漢普頓路首航 （弗吉尼亞州） 在博林場 （華盛頓特區） 1921年12月7日。

雖然低溫液化氣當時的過程沒有充分發展，是第一次世界大戰期間顯著，生產繼續。 氦氣通常用作飛機提升氣。 當它被用氣體保護焊用於它的需求一直在第二次世界大戰期間增加。 元素也有在創造原子彈“曼哈頓”的重視。

美國國家儲備

1925年，美國政府產生了氦氣的國家儲備阿馬里洛，德克薩斯州，在戰爭與和平時期的商業飛艇的時候提供軍事飛艇。 使用燃氣的第二次世界之後下跌，但該股在1950年增加到提供，除其他事項外，它提供的太空競賽和冷戰時期生產氧氣的氫推進劑使用的冷卻液。 在1965年使用美國氦氣，比消費高峰在戰時高出八倍。

氦1960礦務局的Streak 5私營公司通過法律後從中提取天然氣的元素。 這項計劃是建425公里的管道輸送到這些植物與得克薩斯州阿馬里洛附近的政府部分耗盡的氣場相連接。 氦氮混合泵入地下儲存，並在那裡停留，直到在它裡面沒有這個必要。

到1995年，股票的體積組裝十億立方米，而1.4十億美元的國家儲備，這促使美國國會在1996年逐步的出來的債務。 繼自然資源部氦氣的私有化在法律的1996年通過，2005年推出了清算店。

清潔生產

氦產生直到1945年具有約98％的純度，其它2％是在足夠用於飛艇的氮。 在1945年，它產生的氣體的99.9％的少量用於在電弧焊接中使用。 到1949年，將得到的元件的純度達到99.995％。

多年來，美國生產了超過90％的世界商業氦氣。 自2004年以來，每年都已經筋疲力盡了1.4億米^3，其中85％發生在美國，10％在阿爾及利亞進行，其餘的-在俄羅斯和波蘭。 氦在世界主要來源是德克薩斯州，俄克拉荷馬州和堪薩斯州的天然氣田。

獲得過程

氦氣（純度98.2％）是從天然氣的液化通過在低溫下的其它部件和在高壓下回收。 其它氣體的吸附冷卻活性炭可達到99.995％的純度。 氦少量大規模空氣液化過程中產生的。 900噸空氣中可以得到有關3.17立方米。 米氣體。

應用領域

稀有氣體已經在各個領域得到了應用。

• 氦，其性質允許獲得非常低的溫度，用作LHC，MRI用超導磁體裝置和核磁共振光譜儀，衛星設備的冷卻劑，以及用於氧氣和氫氣在導彈液化“阿波羅”。
• 作為用於焊接鋁和其他惰性氣體。在半導體和光纖的製造金屬。
• 。要在火箭發動機，的燃料箱創建壓力特別是關於液態氫操作，叔僅氦氣保持其聚集狀態時氫保持液態）;
• 氦氖 氣體激光器 用於掃描在超市票房的條形碼。
• 氦離子顯微鏡可以讓你獲得比電子的最佳圖像。
• 由於惰性氣體的高滲透性用於測試洩漏，例如在汽車空調系統，以及快速填充在碰撞時氣囊。
• 低密度允許充滿氦氣球裝飾。 在惰性氣體中飛艇和氣球被替換爆炸性氫氣。 例如，在氣象，氦氣球被用來解除測量儀器。
• 低溫冷卻介質時，由於化學元素的在最小可能的液體狀態的溫度。
• 氦，其屬性提供它的低反應性和水溶性（和血液），在與氧氣的混合物中發現呼吸製劑潛水應用和保持沉箱工作。
• 隕石和岩石進行了分析此元素的內容，以確定他們的年齡。

氦：所述元素的屬性

他的主要物理性能如下：

• 原子序數：2。
• 氦原子的相對質量：4.0026。
• 熔點：無。
• 沸點：-268,9℃。
• 密度（1個大氣壓，0℃）：0,1785 g / n的。
• 氧化態為0。