氦 (He)
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| 原子序数 | 2 | 英文名 | Helium |
|---|---|---|---|
| 所属分类 | 稀有气体 | 原子量 | 4.0026 u |
| 熔点 | 0 °C | 沸点 | -269 °C |
| 能级 | 2 | 电负性 | N/A |
| 电子亲和能 | 0 kJ/mol | 半径(计算法) | 31 pm |
| 电离能 |
第1电离能: 2372.3 kJ/mol
第2电离能: 5250.5 kJ/mol
|
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| 密度(常规) | 0.1785 kg/m³ | 硬度(布式) | N/A |
| 体积模量 | N/A | 导热率 | 0.1513 W/mK |
| 宇宙存量百分比 | 23 % | ||
氦气是一种无色、无味、无臭且无毒的惰性气体，它不会与任何物质发生化学反应。然而，在特定条件下，如果氦气存储容器遇到高温，内部压力可能会急剧上升，从而带来容器破裂乃至爆炸的风险。值得注意的是，尽管氦气本身无毒，但在密闭环境中积累会导致氧气稀薄而产生窒息效应，当空气中氧气含量低于10%时，长期吸入可能导致脑损伤甚至死亡，初始症状可能表现为恶心、呕吐和哮喘，受害者在这种情况下无法自救或求救；直接吸入纯氦气会迅速致人失去知觉并很快造成死亡。 鉴于上述安全风险，在大规模使用氦气（无论是气态还是液态）时，操作应当在通风良好的场所进行，以防止形成缺氧环境。此外，若不慎发生冷烧伤或冻伤，应及时就医，并使用大量温水冲洗受伤部位。氦气储存条件要求阴凉、通风，仓库温度不应超过30℃，同时要远离火源和热源，避免阳光直射，并与其他易燃可燃物品分隔存放。 在工业应用领域，氦气扮演着重要角色。在半导体行业中，氦被用作生产锗和硅晶体管的保护气体；航天技术上，氦用于液氢加注系统的净化置换、作为卫星和火箭推进系统中的挤压源、自控发动机的供气，同时也是氦制冷机的关键组成部分。在原子能反应堆中，氦作为气体冷却介质、气体温度计介质，并在氦质谱检漏、磁共振扫描仪(MRI)以及同步加速器和转加速器等研究设备中有广泛应用。 氦气的提取通常来自天然气，通过催化加氧脱氢工艺处理天然气，利用带有膨胀机的制冷循环系统，经过高压冷凝吸附步骤，可以获取高纯度氦气。另一种方法是对浓度为90%的氖氦混合气施以活性炭吸附法去除氮气，得到浓度高于99.9%的纯氖氦混合气，进一步通过氖氦分离器提炼，可以获得纯度达到99.9%的粗氦产品以及纯度超过98%的粗氖产品。最后，对粗氦进行氧化铜炉除氢处理，并经过低温中高压吸附以除去氖元素，最终能够获得纯度高达99.999%的高纯氦。
| 电子排布 | 1s2 2  |
|---|---|
| 发现 | 皮埃尔·让森、约瑟夫·诺曼·洛克耶（1868年） |
| 分离 | 威廉·拉姆齐、皮·特奥多尔·克利夫、尼尔斯·朗勒特（1895年） |
| 物态 | 气态 |
| 密度 | （0 °C, 101.325 kPa） 0.1786 g/L |
| 三相点 | 2.177 K（−271 °C），5.043 kPa |
| 临界点 | 5.1953 K，0.22746 MPa |
| 熔化热 | 0.0138 kJ·mol−1 |
| 汽化热 | 0.0829 kJ·mol−1 |
| 比热容 | 20.78 J·mol−1·K−1 |
| 氧化态 | 0 |
| 电负性 | N/A（鲍林标度） |
| 共价半径 | 28 pm |
| 范德华半径 | 140 pm |
| 晶体结构 | 六方密堆积 |
| 磁序 | 抗磁性 |
| 磁化率 | −1.88×10−6 cm3/mol (298 K) |
| 声速 | 972 m·s−1 |
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