2　氦

氦是一种所谓的“稀有气体”。氦气是化学惰性、无色无味的单原子气体。市售的氦气，通常装在加压储气罐中。

氦是除了氢以外宇宙中最丰富的元素。α粒子是氦的正二价离子He2+。

因为氦气不会燃烧，且比氢气要安全得多，所以虽然氦气比氢气要重一些，也还可用于填充气球。在呼吸含氦气较高的空气之后，说话的声音会变得吱吱作响（不要随意尝试！）。

2.1　发现史

法国天文学家詹森（1824—1907）首先得到了氦元素存在的证据。他在1868年印度的一次日食中发现，在太阳的光谱中有一条新的黄色谱线（587.49nm）。这条新谱线非常接近钠的黄色谱线D线，而在实验室中并不可能产生这样的一条谱线。英国天文学家洛克耶爵士（1836-1920）发现当时已知的元素中没有一种能够产生这样的谱线，便把这种新元素命名为“helium”，意思是“太阳”。

此后多年，氦被认为是一种可能只存在于太阳上的元素，而不存在于地球上。那时的光谱学家对关于氦的观测结果存在怀疑。但无论如何，这项发现引发了在地球上寻找这种新元素的活动。在1895年，拉姆塞用矿物酸处理钇铀矿时发现了氦气，而后把气体样品送给克鲁克斯爵士和洛克耶爵士加以鉴别。几乎在同时，克利夫和兰利也独立地在钇铀矿中发现了氦气。

2.2　用途

• 填充气球（软式小型飞船）。氦气是一种远比氢气安全的气体。

• 在氦气比氩气便宜的国家中，广泛作为保护电弧焊的惰性气体。

• 在硅和锗晶体的结晶过程以及生产钛和锆时用作保护气体。

• 核反应堆的冷却介质。

• 80%的氦气和20%氧气的混合气体可用作人工大气，供潜水员和其他在高压环境下工作的人们使用。

• 低温应用。

• 超声波风洞的气体。

• 半导体材料的保护气体。

• 给使用液体燃料的火箭加压。

2.3　制备方法

在地球上只有很少量的氦。因为氦很轻，所以几乎所有地球形成以来产生的氦都散失了。几乎所有留在地球上的氦都是通过核衰变产生的。在大气中也有一些氦，但一般来说，把它用液化和分馏空气的方法从大气中分离出来，这种方法并不经济。这是因为从某些特定地区出产的天然气中分离氦气会更简单，成本也更低。氦气在美国出产的天然气中可以富集到7%。除此之外，波兰的天然气也是不错的氦源。从这些天然气中，可以通过液化和分馏的方法获得氦气。在实验室中，这么做是不可行的，一般是直接使用被加压储藏在圆柱形储气罐中的氦气。

2.4　生物作用和危险性

氦气在大气中的含量大约是5×10-6（体积分数）。在美国，氦气是天然气中的重要组成成分。这些气体中氦气的来源是岩石中放射性元素的衰变。有些矿物中也附着了氦，加热后可释放氦。有些岩石由含有铀和钾的矿物组成，这些矿物可以衰变出氦和氩，所以可以通过分析这些气体判断岩层的年龄。西方国家使用的大多数的氦来自美国。

氦是宇宙中丰度居第二位的元素，常见于温度较高的恒星中。它在质子与质子的核反应中以及恒星的碳循环中都扮演着重要的角色。

氦没有生物作用。氦气是无毒的，但它可以通过与氧气隔绝而使人窒息。

2.5　化学性质

（1）氦与空气的反应

即使在极端条件下，氦气也不与空气反应。大气中含有痕量的氦。

（2）氦与水的反应

氦气并不与水反应。它微溶于水，在20℃时的溶解度约为8.61mL/kg。

（3）其他

氦气不与卤素、酸、碱反应。