标题：氦
汉字
  氦拼音：hài 
部首:气 部外笔画:6 总笔画:10
五笔86:RNYW 
五笔98:RYNW 
仓颉:ONYVO
笔顺编号:3115415334 四角号码:80817 Unicode:CJK 统一汉字 U+6C26基本字义1. 一种气体元素，无色、无臭，可用来填充灯泡和霓虹灯管，亦用来制造泡沫塑料。液态氦常用做冷却剂。详细字义〈名〉
1. 化学元素名。一种极轻的无色惰性气态元素,是所有气体中最难液化的,存在于整个宇宙中,但只在某些天然气中含有在经济上值得提取的量,主要用于填充飞艇和气球 [helium]——元素符号He常用词组1. 氦氖激光器 hài-nǎi jīguāngqì
[neon-helium laser] 一种用氦氖混合气体作为工作物质的连续波气体激光器,能输出6328埃红色光束
异体字:氜
汉字首尾分解:气亥 汉字部件分解:气亥
笔顺编号:3115415334
笔顺读写:撇横横折捺横折撇撇捺
概述
拼音：hài
元素符号He，原子序数2，原子量4.002602（氦4），为稀有气体的一种。元素名来源于希腊文。  用途氦在空气中的含量为0.0005%。氦有两种天然同位素：氦3、氦4，自然界中存在的氦基本上是氦4。相对原子质量为4.003
氦，原子序数2，原子量4.002602，为稀有气体的一种。元素名来源于希腊文，原意是“太阳”。1868年有人利用分光镜观察太阳表面，发现一条新的黄色谱线，并认为是属于太阳上的某个未知元素，故名氦。氦在空气中的含量为0.0005%。氦有两种天然同位素：氦3、氦4，自然界中存在的氦基本上全是氦4。 　氦在通常情况下为无色、无味的气体；熔点-272.2°C(25个大气压)，沸点-268.9°C；密度0.1785克/升，临界温度-267.8°C，临界压力2.26大气压；水中溶解度8.61厘米3/千克水。
氦是所有元素中最不活泼的元素，基本上不形成什么化合物。因为氦的原子核到电子层距离很小，并且达到了稳定结构。它的性质便决定了用途，氦的应用主要是作为保护气体、气冷式核反应堆的工作流体和超低温冷冻剂等等。CAS号：7440-59-7[1]物理性质氦在通常情况下为无色、无味的气体；熔点-272.2℃(25个大气压)，沸点-268.9℃；密度0.1785克/升，临界温度-267.8℃，临界压力2.26大气压；水中溶解度8.61立方厘米/千克水。氦是唯一不能在标准大气压下固化的物质。液态氦在温度下降至2.18K时，性质发生突变，成为一种超流体，能沿容器壁向上流动，热传导性为铜的800倍，并变成超导体；其比热容、表面张力、压缩性都是反常的。化学结构  元素周期性质外围电子排布：1s2
电子层：K
电离能(kJ/ mol) 
M - M+ 2372.3 
M+ - M2+ 5250.4 
核外电子排布:2
晶体结构：晶胞为六方晶胞。
热导率：151.3 W/(m·K)
常见化合价:0
元素类型：非金属自然界含量地壳中含量：0.008（ppm）
原子体积：19.5(立方厘米/摩尔)
元素在太阳中的含量:230000(ppm) 
元素在海水中的含量：0.000006
发现过程
发现人：让桑、洛克耶
发现过程：1868年，法国的让桑（驻印度），英国的洛克耶，分别同时从日冕光谱内发现太阳中有新元素，即氦。后有人用无机酸处理沥青铀矿时得到一种不活泼气体，1895年英国科学家拉姆赛用光谱证明就是氦。以后又陆续从其他矿石、空气和天然气中发现了氦。氦在地壳中的含量极少，在整个宇宙中按质量计占23%，仅次于氢。
元素描述
是惰性元素之一。其单质氦气，分子式为 He，是一种稀有气体，无色、无臭、无味。它在水中的溶解度是已知气体中最小的，也是除氢气以外密度最小的气体。密度0.17847克/升，熔点-272.2℃（25个大气压）。沸点-268.9℃。它是最难液化的一种气体，其临界温度为-267.9℃。临界压力为2.25大气压。当液化后温度降到-270.98℃以下时，具有表面张力很小，导热性很强，几乎不呈现任何粘滞性。液体氦可以用来得到接近绝对零度（-273.15℃）的低温。化学性质十分不活泼，既不能燃烧，也不能助燃。氦也是最难液化的气体。来源地球上的氦主要是放射性元素衰变的产物，α粒子就是氦的原子核。在工业中可由含氦达7%的天然气中提取。也可由液态空气中用分馏法从氦氖混合气体中制得。制备方法天然气分离法：工业上，主要以含有氦的天然气为原料，反复进行液化分馏，然后利用活性炭进行吸附提纯，得到纯氦。合成氨法：在合成氨中，从尾气经分离提纯可得氦。空气分馏法：从液态空气中用分馏法从氖氦混合气中提出。铀矿石法：将含氦的铀矿石经过焙烧，分离出气体，再经过化学方法，除去水蒸气、氢气和二氧化碳等杂质提纯出氦。元素用途用它填充电子管、气球、温度计和潜水服等。也用于原子核反应堆和加速器、冶炼、和焊接时的保护气体。还有飞艇制作。发现过程1868年8月18日，法国天文学家让桑赴印度观察日全食，利用分光镜观察日珥，从黑色月盘背面如出的红色火焰，看见有彩色的彩条，是太阳喷射出来的帜热其他的光谱。他发现一条黄色谱线，接近钠光谱总的D1和D2线。日蚀后，他同样在太阳光谱中观察到这条黄线，称为D3线。1868年10月20日，英国天文学家洛克耶也发现了这样的一条黄线。
经过进一步研究，认识到是一条不属于任何已知元素的新线，是因一种新的元素产生的，把这个新元素命名为 helium，来自希腊文helios（太阳），元素符号定为He。这是第一个在地球以外，在宇宙中发现的元素。为了纪念这件事，当时铸造一块金质纪念牌，一面雕刻着驾着四匹马战车的传说中的太阳神阿波罗（Apollo）像，另一面雕刻着詹森和洛克耶的头像，下面写着：1868年8月18日太阳突出物分析。
过了20多年后，拉姆赛在研究钇铀矿时发现了一种神秘的气体。由于他研究了这种气体的光谱，发现可能是詹森和洛克耶发现的那条黄线D3线。但由于他没有仪器测定谱线在光谱中的位置，他只有求助于当时最优秀的光谱学家之一的伦敦物理学家克鲁克斯。克鲁克斯证明了，这种气体就是氦。这样氦在地球上也被发现了。
液氦
概述在  氦氖激光治疗仪本世纪初的几十年里，世界各国都在寻找氦气资源，在当时主要是为了充飞艇。但是到了今天，氦不仅用在飞行上，尖端科学研究，现代化工业技术，都离不开氦，而且用的常常是液态的氦，而不是气态的氦。液态氦把人们引到一个新的领域——低温世界。 
前面已经讲过拉姆赛在空气中找氦气的故事。在液态空气的温度下，氦和氖仍然是气体；在液态氢的温度下，氖变成了固体，可是氦仍然是气体。 
要冷到什么程度，氦才会变成液体呢？ 
前面已说过，英国物理学家杜瓦（Dewar）在1898年首先得到了液态氢。就在同一年，荷兰的物理学家卡美林·奥涅斯也得到了液态氢。液态氢的沸点是零下253℃，在这样低的温度下，其他各种气体不仅变成液体，而且都变成了固体。只有氦是最后一个不肯变成液体的气体。包括杜瓦和卡美林·奥涅斯在内的科学家们和决心把氦气也变成液体。制取1908年7月13日晚，荷兰物理学家卡美林·奥涅斯（Heike Kamerlingh Onnes昂纳斯）和他的助手们在著名的莱顿实验室取得成功，氦气变成了液体。他第一次得到了320立方厘米的液态氦。 
要得到液态氦，必须先把氦气压缩并且冷却到液态空气的温度，然后让它膨胀，使温度进一步下降，氦气就变成了液体。 
液态氦是透明的容易流动的液体，就像打开了瓶塞的汽水一样，不断飞溅着小气泡。 
液态氦是一种与众不同的液体，它在零下269℃就沸腾了。在这样低的温度下，氢也变成了固体，千万不要使液态氦和空气接触，因为空气会立刻在液态氦的表面上冻结成一层坚硬的盖子。 
多少年来，全世界只有荷兰卡美林·奥涅斯的实验室能制造液态氦。直到1934年，在英国卢瑟福那里学习的前苏联科学家卡比查发明了新型的液氦机，每小时可以制造4升液态氦。以后，液态氦才在各国的实验室中得到广泛的研究和应用。 
在今天，液态氦在现代技术上得到了重要的应用。例如要接收宇宙飞船发来的传真照片或接收卫星转播的电视信号，就必须用液态氦。接收天线末端的参量放大器要保持在液氦的低温下，否则就不能收到图像。挑战极限物理学家不仅仅得到了液态氦，还得到了固态氦，他们正在向绝对零度进军（物理学把零下273.15℃叫做绝对零度。这个温度标叫做绝对温标，用K表示。0K就是-273.15℃，而273.15K就是0℃）。从理论上讲，绝对零度是达不到的，但是可以不断接近它。液态氢的沸点是绝对温标20.2度，液态氦的沸点是绝对温标4.2度。在绝对温标2.19度的时候，氦Ⅰ变为氦Ⅱ。1935年，利用“绝热去磁”法，使液态氦冷到绝对温标0.0034度；1957年，达到绝对温标0.00002度；目前已达到跟绝对零度只相差0.000001度了。 
天文学家也继续研究着太阳元素。太阳上的氢“燃烧”变成了氦，以后的命运又如何呢？他们发现宇宙间有一些比太阳更炽热的恒星，中心温度达到几亿度。在这些恒星的核心，氢原子核已经都变成了氦原子核，氦原子核又相互碰撞，正在生成着碳原子核和氧原子核，同时放出大量的能。这类恒星像心脏一样，一会儿膨胀，一会儿收缩，很有规律。为什么会这样？这也是因为氦在起作用。 
天文学家还研究了银河系内氢的含量和氦的含量的比值。根据这个比值，有人估算了银河系的年龄有一二百亿年。 
氦的历史并没有完，人类认识氦的历史也没有完，而我们这本讲氦的故事的小册子，却不得不结束了。 
要问在发现氦和研究氦的历史上谁的功劳最大呢？是天文学家詹森和罗克耶吗？是化学家拉姆赛和物理学家克鲁克斯吗？是发明分光镜的本生与基尔霍夫吗？当然还要考虑把空气、氢气以及氦气液化的汉普松、卡美林·奥涅斯等人的功劳。 
很难说。在人类认识氦的历史上，他们都有着自己的贡献。氦仅仅是一种元素，但是发现它和认识它，是许多门科学——物理学、天文学、化学、地质学等的共同胜利，决不是某一个人的力量能够完成的。 
科学是没有平坦的道路可走的，只有不畏艰险不怕困难的人才能攀登科学的高峰。通过氦的发现的历史，我们看到许多科学家们正是这样勇于实践的人。他们有严谨的科学态度，对于实验中的一点细微现象——一个小气泡，第三位小数的细微差异，也不放过。他们不但爱问为什么，而且千方百计地去寻找答案。他们埋头苦干，几个月、一年、几年坚持不懈，终于由纷乱的谜团中找出头绪，得到了解答。他们永远不满足已有的成绩，而是深入一步、再深入一步地钻研。人们对氦的认识就是这样逐步深入的。到现在为止，谁也不敢这样说：“氦，我们已经完全认识清楚了。”性质一：超流动性液态氦的奇妙之处还不在于低温。 
卡美林·奥涅斯是第一个得到液氦的科学家。他并不满足，还想使温度进一步降低，以得到固态氦。他没有成功（固态氦是1926年基索姆用降低温度和增大压力的方法首先得到的），却得到了一个没有预料到的结果。 
对于一般液体来说，随着温度降低，密度会逐渐增加。卡美林·奥涅斯使液态氦的温度下降，果然，液氦的密度增大了。但是，当温度下降到零下271℃的时候，怪事出现了，液态氦突然停止起泡，变成像水晶一样的透明，一动也不动，好像一潭死水，而密度突然又减小了。 
这是另一种液态氦。卡美林·奥涅斯把前一种冒泡的液态氦叫做氦Ⅰ，而把后一种静止的液态氦做氦Ⅱ。 
把一个小玻璃杯按在氦Ⅱ中。玻璃杯本是空的，但是过了一会，杯底出现了液态氦，慢慢地涨到跟杯子外面的液态氦一样平为止。 
把这个盛着液态氦的小玻璃杯提出来，挂在半空。看，玻璃杯底下出现了液氦，一滴，两滴，三滴……不一会，杯中的液态氦就“漏”光了。是玻璃杯漏了吗？不，玻璃杯一点也不漏。这是怎么回事呢？ 
原来氦Ⅱ是能够倒流的，它会沿着玻璃杯的壁爬进去又爬出来。这是在我们日常生活中没有碰到过的现象，只有在低温世界才会发生。这种现象叫做“超流动性”，具有“超流动性”的氦Ⅱ叫做超流体。 
后来，许多科学家研究了这种怪现象，又有了许多新的发现。其中最有趣的是1938年阿兰等人发现的氦刀喷泉。 
在一根玻璃管里，装着很细的金刚砂，上端接出来一根细的喷嘴。将这玻璃管浸到氦Ⅱ中，用光照玻璃管粗的下部，细喷嘴就会喷出氦Ⅱ的喷泉，光越强喷得越高，可以高达数厘米。 
氦Ⅱ喷泉也是超流体的特殊性质。在这个实验中，光能直接变成了机械能。性质二：超导现象大家还记得拉姆赛把各种物质放到液态空气中的各种奇妙的实验吧！各种物质放在液态氦里，情况就更奇妙了。 
看！在液氦的温度下，一个铅环，环上有一个铅球。铅球好像失去了重量，会飘浮在环上，与环保持一定距离。 
再看！在液氦的温度下，一个金属盘子，把细链子系着磁铁，慢慢放到盘子里去。当磁铁快要碰到盘子的时候，链子松了，磁铁浮在盘子上，怎样也不肯落下去。 
真像是到了魔术世界！这一切，只能在液态氦的温度下发生。温度一升高，魔术就不灵了，铅球落在铅环上，磁铁也落在金属盘子里了。 
这是低温下的超导现象。 
原来，有些金属，在液态氦的温度下，电阻会消失；在金属环和金属盘中，电流会不停地流动而产生磁场。这时候，磁场的斥力托住了铅球和磁铁，使它们浮在半空中。 
在低温下，出现了许多奇妙的物理现象。许多重要的物理实验，都要在低温下进行。 
目前，世界各国的物理学家还在研究液态氦，希望通过液态氦达到更低的温度，研究各种物质在低温下会发生什么奇妙的变化，会有什么我们目前还不知道的性质。这就产生了物理学的一个新的分支——低温物理学。 
氦，这个奇妙的物质，一直在引起科学家们的注意。科学家们继续研究氦，通过科学实验，不断地为氦写下一页又一页新的历史。
同位素
现在已知的氦同位素有八种，包括氦3、氦4、氦5、氦6、氦8等，但只有氦3和氦4是稳定的，其余的均带有放射性。在自然界中，氦同位素中以氦4占最多，多是从其他放射性物质的α衰变，放出氦4原子核而来。而在地球上，氦3的含量极少，它们均是由超重氢（氚）的β衰变所产生。主要同位素氦-4
下表为液氦（氦4）的一些基本物理性质（某些参数测定时的状态不详）：
正常沸点/K
4.224
密度/kg/m^3
124 96
蒸发热/kJ/kg
20.73
比热/kJ/(kg·K)
4.56
粘度/MPa·s
3.57
热导率/mW/(m·K)
2.72
介电常数
1.0492
临界温度/K
5.2O1
临界压力/MPa
0.227
氦-3
氦3是自然界中氦的稳定同位素，原子量为3.016，原子核由2个质子和一个中子组成。通常情况下，氦3为无色、无味、无毒、不燃烧的惰性气体，在0℃及0.101325MPa下密度是0.1345kg/m。
下表为液氦（氦3）的一些基本物理性质：
正常沸点/K
3.191
密度/kg/m^3
82.3
蒸发热/J/mol
20.56
1.0K时的比热/J/(mol·K)
4.222
3.2K时的粘度/mPa·s
3.57
3.2K时的热导率/mW/(m·K)
20
临界温度/K
3.324
临界压力/MPa
0.115
其他同位素氦-2:它的原子核只有2个质子，到目前为止只是假想粒子，但如果强核力增强2%，它就有可能存在。
氦-5，是氦的同位素之一，元素符号为He。它的原子核由二颗质子和三颗中子所组成。并带有放射性，会放出中子，其半衰期为0.6 MeV。
氦-6:原子核包含2个质子和4个中子，非常不稳定。
氦-7:原子核包含2个质子和5个中子，会衰变成氦-6，非常不稳定。
氦-8:原子核包含2个质子和6个中子，非常不稳定。
氦-9:原子核包含2个质子和7个中子，非常不稳定。
氦-10:原子核包含2个质子和8个中子，非常不稳定。表格数据符号
Z(p)
N(n)
同位素质量(u)
半衰期
原子核自旋
相对丰度
相对丰度的变化量
HE2
2
0
2.02946 #
非常不稳定(假想粒子) #
0+ #（推测）
0
未知
HE3
2
1
3.0160293191(26)
稳定
1/2+
0.00000134(3)
4.6×10-0.000041
HE4
2
2
4.00260325415(6)
稳定
0+
0.99999866(3)
0.999959-1
He5
2
3
5.01222(5)
700(30)E-24 s [0.60(2) MeV]
3/2-
He6
2
4
6.0188891(8)
806.7(15) ms
0+
He7
2
5
7.028021(18)
2.9(5)E-21 s [159(28) keV]
(3/2)-
HE8
2
6
8.033922(7)
119.0(15) ms
0+
He9
2
7
9.04395(3)
7(4)E-21 s [100(60) keV]
1/2(-#)
He10
2
8
10.05240(8)
2.7(18)E-21 s [0.17(11) MeV]
0+
备注:画上#号的数据代表没有经过实验的证明，只是理论推测而已，而用括号括起来的代表数据不确定性。
由氦构成的离子
氦合氢离子氦合氢离子，化学式为HeH，是一个带正电的离子。它首次发现于1925年，通过质子和氦原子在气相中反应制得。它是已知最强的酸，质子亲和能为177.8 kJ/mol。这种离子也被称为氦氢分子离子。有人认为，这种物质可以存在于自然星际物质中。这是最简单的异核离子，可以与同核的氢分子离子H2相比较。与H₂不同的是，它有一个永久的键偶极矩，使它更容易表现出光谱特征。
HHe不能在凝聚相中制备，因为这会使它与任何阴离子、分子、原子发生作用。但是，可以用盖斯定律预测它在水溶液中的酸性。
电离过程–360 kJ/mol的自由能变化相当于pKa为-63。
HeH中共价键的长度是0.772&Aring;。
其他氦氢离子已经知道或者在理论上研究。HeH₂，已经被微波光谱观测到，科学家计算出它的亲和能为6 kcal/mol，而HeH3为0.1 kcal/mol。中性分子不同于氦合氢离子，氢和氦构成的中性分子在一般情况下是很不稳定的。但是，它作为一个准分子在激发态是稳定的，于20世纪80年代中期首次在光谱中观测到。
pka：－63（推测），比氟锑酸强得多。
HHe(g)
→
H(g)
+ He(g)
+178 kJ/mol
HHe(aq)
→
HHe(g)
+973 kJ/mol
H(g)
→
H(aq)
– 1530 kJ/mol
He(g)
→
He(aq)
+19 kJ/mol
HHe(aq)
→
H(aq)
+ He(aq)
– 360 kJ/mol