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氦
He 2

Helium

氦是一种化学元素,符号为 He,原子序数为 2。它是无色、无味、无毒性的惰性单原子气体,稀有气体族中的第二位。氦在宇宙大爆炸核合成中大量产生,占宇宙普通物质的约 24%,而地球大气中仅占 0.00052%。沸点为 4.22 K(-268.93°C),是所有物质中第二低的。氦主要用于低温物理研究、深海呼吸混合气以及增压飞艇。

稀有气体 无色气体
原子序数 2Z
原子量 4.003u
价电子数 2
电子排布 1s2
密度
0.18g/cm³
熔点
-272°C
地壳丰度
0.008ppm
年产量
回收利用率
天然气加工副产物;通常直接放空无法回收

为什么用它

氦是唯一在常压下不能固化的元素,极低的沸点使其成为低温超导、核磁共振与航天工程不可或缺的冷却剂。

应用

低温超导磁共振成像核磁共振焊接保护气泄漏检测

应用详解单质与化合物用途

元素的主要用途

氦是仅次于氢的第二轻元素,也是沸点最低、最难液化的单质,常温下为无色无味的惰性气体,化学性质极其稳定。它最大宗的高端用途是低温冷却:液氦沸点接近绝对零度,是医院核磁共振成像(MRI)超导磁体、粒子加速器、量子计算实验和大型科研装置唯一可用的冷却剂,离开它这些设备便无法工作。在深海潜水和饱和潜水作业中,氦氧混合气替代氮气作为呼吸气,可以有效防止氮麻醉并缩短减压时间,被广泛用于海上油气平台和打捞工程。

在焊接领域,氦气因其惰性和高热导,常用于铝合金、不锈钢、铜镁等材料的弧焊保护,以及半导体单晶生长和光纤拉制时的惰性气氛。由于氦分子极小且化学不活泼,它还是高精度的检漏示踪气体,用于空调、冰箱、气瓶和航空航天器的焊缝密封检测。日常生活中,氦气被充入庆典气球、飞艇和充气玩具,利用其远低于空气的密度获得浮力且不会燃烧。之所以偏爱氦,正是因为它沸点极低、化学惰性极强,在极端低温和活泼金属环境中都不参与反应。

常见化合物及其用途

氦属于稀有气体,电子层已闭合,化学性质极其稳定,几乎不形成任何稳定的中性化合物,因此氦的工业和民用价值几乎全部来自它单质气体本身的物理性质——低密度、低沸点和化学惰性。目前已知的氦化合物只出现在极端低温高压或基质隔离的实验条件下,例如二氟化氦类物种和包合物,它们在常温常压下无法稳定存在,也没有任何实际应用。市场上所谓的“氦化合物”通常指含氦的混合气或被氦气充填的产品,而非化学意义上的化合物。

元素小史

1868 年日全食观测时在太阳光谱中发现,1895 年拉姆齐从钇铀矿中首次在地球上分离。

相关元素

Ne · Ar · Kr · Xe · Rn · Og ·

常见问题长尾问答 · 数据驱动

氦的熔点是多少?
-272 °C
氦的沸点是多少?
-269 °C
氦的密度是多少?
0.18 g/cm³
氦的原子序数和元素分类是什么?
2 · 稀有气体
氦主要从哪种矿石中提取?
含氦天然气田
氦主要用在哪些领域?
氦是唯一在常压下不能固化的元素,极低的沸点使其成为低温超导、核磁共振与航天工程不可或缺的冷却剂。
氦是谁在什么时候发现的?
Pierre Janssen · 自古已知