氦气:稀有气体-中文百科频道

历史沿革

早在1868年，法国天文学家简森（Janssen P J C，1824-1907）在观察日全食时，就曾在太阳光谱上观察到一条黄线D，这和早已知道的钠光谱的D1和D2两条线不相同。同时，英国天文学家洛克耶尔（Lockyer J N，1836-1920）也观测到这条黄线D。当时天文学家认为这条线只有太阳才有，并且还认为是一种金属元素。所以洛克耶尔把这个元素取名为Helium，这是由两个字拼起来的，helio是希腊文太阳神的意思，后缀-ium是指金属元素而言。中译名为氦。

1895年，莱姆赛和另一位英国化学家特拉弗斯（Travers M W，1872-1961）合作，在用硫酸处理沥青铀矿时，产生一种不活泼的气体，用光谱鉴定为氦气，证实了氦气也是一种稀有气体，这种气体地球上也有，并且氦元素是非金属元素。

理化性质

物理性质

在室温和大气压力下，氦是无色、无味的气体。它在干空气中的体积含量为5.24×10-6。是人类发现临界温度最低的物质。进行低压放电时显深黄色。

氦不能仅靠将饱和液体冷却到绝对零度而固化。要使氦固化，必须施以相应压力。在2.173K，氦将或多少从正常液体转变成一种具有独特性质的流体。温度高于2.173K的液体称为氦Ⅰ。低于此温度的液体称为氦Ⅱ。氦Ⅱ为超流体。它的熵为零，热导率极高，黏度几乎为零。

由于液氦温度低，用液氦冷却某些金属或金属化合物，金属或金属化合物的电阻会完全消失，这种现象称为超导电性，此温度称为临界温度。

因为氦气传播声音的速度差不多为空气的三倍，所以吸入氦气的人说话的声音会变高频率。这个有趣的现像，使得吸入氦气的人说话尖声细气，就好像旧时的卡通人物一样。

化学性质

氦是单原子气体，化学性质不活泼。氦气一般不生成化合物，在低压放电管中受激发可形成He+2、HeH等离子及分子。

制备方法

1.冷凝法:天然气提氦在工业上采用冷凝法该法工艺包括天然气的预处理净化、粗氦制取及氦的精制等工序,制得99.99%的纯氦气。

2.空分法:一般采用分凝法从空气装置中提取粗氦、氖混合气,由粗氦、氖混合气制纯氦、氖混合气经分离及纯化,制得99.99%的纯氦气。

3.氢液化法:工业上采用氢液化法从合成氨尾气中提氦。该法工艺是低温吸附清除氮、精馏得到粗氦加氧催化除氢及氦的纯化,制得99.99%的纯氦气。

4.高纯氦法:将99.99%的纯氦进一步用活性炭吸附纯化制得99.9999%的高纯氦气。

主要用途

1、氦气可作为火箭液体燃料的压送剂和增压剂，大量用于导弹、宇宙飞船和超音速飞机上。

2、氦用作冶炼及焊接时的保护气体，这在造船以及飞机、宇宙飞船、火箭和武器的制造等方面非常重要。

3、氦气有优良的渗透性，用于核反应堆的冷却，火箭和核反应堆的一些管道及电子和电气装置等的检漏。

4、氦气是具有理想气体性质的气体，是极低温度下蒸气压温度计的理想用气。

5、氦气的质量密度、重量密度都低，且不易燃，可用来填充灯泡、霓虹灯管，也是理想的气球及飞艇用气。

6、液体氦可获得接近绝对温度（-273℃）的低温，用于制造超导设备。

7、氦气惰性气体的一种，在血液中的溶解度较氮气低，因而其麻醉性低于氮气，所以常将氦气与氧气混合，作为潜水员的呼吸用气体。

包装与贮运

1、包装

氦气一般用高压钢瓶包装，钢瓶颜色为灰色，标绿色“氦”字，气态氦的充装应按照国标GB14194进行，中国包装贮运危险性分类：第2.2类不燃气体，中国危险货物包装标志：5。

2、贮运

氦气无腐蚀性，常温下可使用任何通用材料贮存，低温下主要采用铜、铝和不锈钢材质。可用气态和液态方式贮存，气瓶应贮存于阴凉、通风的仓库内，温度不宜超过30℃，远离火种和热源，防止阳光直射，应与易燃易爆、可燃物分开存放。

氦气可用管道输送也可用运输式罐装容器直接输送，其罐装容器为1L~30m3。液氦在工业上使用液氦运输贮槽或固定贮罐来运输和长期贮存，其容积一般100~500L。

氦气应在通风良好、安全且不受天气影响的地方直立存储，存储温度不可高于52℃。存储区域内不应有可燃性材料并远离频繁出入处和紧急出口，没有盐或其他腐蚀性材料存在。对于还未使用的气瓶应保护好阀盖和输出阀的密封完好，将空瓶与满瓶分开存放。避免过量存储和存储时间过长，保持良好的存储记录。

注意事项

氦气在使用过程中应采取先进先出原则，用合适的手推车来移动容器，不能拉、滚动或滑动钢瓶，不要试图抓住气瓶的盖子来拎起它；应保证气瓶在使用的全过程中为固定状态，用一个减压调节阀或独立的控制阀安全地从气瓶内释放气体，单向阀来防止倒流；不要加热气瓶以使压力和排出量加大，如果使用者在操作气瓶阀时有困难，需停止使用；应使用可调节的带扳手来打开过紧或生锈的阀盖，不可将工具（如扳手，螺丝刀，撬棍等）插入阀盖内，否则会损坏阀并引起泄漏；氦气与所有的普通材料都是相容的，管线和设备的设计要满足压力的需要。