氦(Helium)，最不活躍的元素，元素符號(hào)He是稀有氣體的一種。

氦在通常情況下為無(wú)色、無(wú)味的氣體，是唯一不能在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下固化的物質(zhì)。氦的應(yīng)用主要是作為保護(hù)氣體、氣冷式核反應(yīng)堆的工作流體和超低溫冷凍劑。此外，由于密度比空氣小且性質(zhì)穩(wěn)定，氦還可以作為浮升氣體。

氦的元素名來(lái)源于希臘文，原意是“太陽(yáng)” 。1868年法國(guó)的楊森利用分光鏡觀察太陽(yáng)表面，發(fā)現(xiàn)一條新的黃色譜線，并認(rèn)為是屬于太陽(yáng)上的某個(gè)未知元素，故名氦。

2017年2月6日，中國(guó)南開(kāi)大學(xué)的王慧田、周向鋒團(tuán)隊(duì)及其合作者在《Nature Chemistry》上發(fā)表了有關(guān)在高壓條件下合成氦鈉化合物——Na?He的論文 ，結(jié)束了氦元素?zé)o化合物的歷史，這標(biāo)志著中國(guó)在稀有氣體化學(xué)領(lǐng)域走向了最前端。

1868年8月18日，法國(guó)天文學(xué)家讓桑赴印度觀察日全食，利用分光鏡觀察日珥，從黑色月盤背面突出的紅色火焰，看見(jiàn)有彩色的彩條，是太陽(yáng)噴射出來(lái)的熾熱的光譜。他發(fā)現(xiàn)一條黃色譜線，接近鈉光譜總的D1和D2線。日蝕后，他同樣在太陽(yáng)光譜中觀察到這條黃線，稱為D3線。1868年10月20日，英國(guó)天文學(xué)家洛克耶也發(fā)現(xiàn)了這樣的一條黃線。

經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研究，認(rèn)識(shí)到是一條不屬于任何已知元素的新線，是因一種新的元素產(chǎn)生的，把這個(gè)新元素命名為 helium，來(lái)自希臘文helios（太陽(yáng)），元素符號(hào)定為He。這是第一個(gè)在地球以外，在宇宙中發(fā)現(xiàn)的元素。為了紀(jì)念這件事，當(dāng)時(shí)鑄造一塊金質(zhì)紀(jì)念牌，一面雕刻著駕著四匹馬戰(zhàn)車的傳說(shuō)中的太陽(yáng)神阿波羅（Apollo）像，另一面雕刻著詹森和洛克耶的頭像，下面寫(xiě)著：1868年8月18日太陽(yáng)突出物分析。在詹遜從太陽(yáng)光譜中發(fā)現(xiàn)氦時(shí)，英人J. N. Lockyer和E. F. Frankland認(rèn)為這種物質(zhì)在地球上還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，因此定名為“氦”（法文為hélium，英文為helium），源自希臘語(yǔ)?λιο?，意為“太陽(yáng)”。

過(guò)了20多年后，拉姆賽在研究釔鈾礦時(shí)發(fā)現(xiàn)了一種神秘的氣體。由于他研究了這種氣體的光譜，發(fā)現(xiàn)可能是詹森和洛克耶發(fā)現(xiàn)的那條黃線D3線。但由于他沒(méi)有儀器測(cè)定譜線在光譜中的位置，他只有求助于當(dāng)時(shí)最優(yōu)秀的光譜學(xué)家之一的倫敦物理學(xué)家克魯克斯?？唆斂怂棺C明了，這種氣體就是氦。這樣氦在地球上也被發(fā)現(xiàn)了。

在二十世紀(jì)初的幾十年里，世界各國(guó)都在尋找氦氣資源，在當(dāng)時(shí)主要是為了充飛艇。但是到了二十一世紀(jì)，氦不僅用在飛行上，尖端科學(xué)研究，現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)，都離不開(kāi)氦，而且用的常常是液態(tài)的氦，而不是氣態(tài)的氦。液態(tài)氦把人們引到一個(gè)新的領(lǐng)域——低溫世界。

英國(guó)物理學(xué)家杜瓦（Dewar）在1898年首先得到了液態(tài)氫。就在同一年，荷蘭的物理學(xué)家卡美林·奧涅斯也得到了液態(tài)氫。液態(tài)氫的沸點(diǎn)是零下253℃，在這樣低的溫度下，其他各種氣體不僅變成液體，而且都變成了固體。只有氦是最后一個(gè)不肯變成液體的氣體。包括杜瓦和卡美林·奧涅斯在內(nèi)的科學(xué)家們和決心把氦氣也變成液體。

1908年7月13日晚，荷蘭物理學(xué)家卡美林·奧涅斯（Heike Kamerlingh Onnes昂納斯）和他的助手們?cè)谥娜R頓實(shí)驗(yàn)室取得成功，氦氣變成了液體。他第一次得到了320立方厘米的液態(tài)氦。

要得到液態(tài)氦，必須先把氦氣壓縮并且冷卻到液態(tài)空氣的溫度，然后讓它膨脹，使溫度進(jìn)一步下降，氦氣就變成了液體。液態(tài)氦是一種與眾不同的液體，其沸點(diǎn)為零下269℃。在這樣低的溫度下，氫也變成了固體，與空氣接觸時(shí)，空氣會(huì)立刻在液態(tài)氦的表面上凍結(jié)成一層堅(jiān)硬的蓋子。

1934年，在英國(guó)盧瑟福那里學(xué)習(xí)的前蘇聯(lián)科學(xué)家卡比查發(fā)明了新型的液氦機(jī)，每小時(shí)可以制造4升液態(tài)氦。以后，液態(tài)氦才在各國(guó)的實(shí)驗(yàn)室中得到廣泛的研究和應(yīng)用。

含量分布

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氦存在于整個(gè)宇宙中，按質(zhì)量計(jì)占23%，僅次于氫。但在自然界中主要存在于天然氣體或放射性礦石中。在地球的大氣層中，氦的濃度十分低，只有5.2萬(wàn)分之一。在地球上的放射性礦物中所含有的氦是α衰變的產(chǎn)物。氦在某些天然氣中含有在經(jīng)濟(jì)上值得提取的量，最高可以含有7%，在美國(guó)的天然氣中氦大約有1%，在地表的空氣中每立方米含有4.6立方厘米的氦，大約占整個(gè)體積的0.0005%，密度只有空氣的7.2分之一，是除了氫以外密度最小的氣體。

地殼中含量	0.008（ppm）
元素在太陽(yáng)中的含量	230000(ppm)
元素在海水中的含量	0.000006(ppm)

地球上的氦主要是放射性元素衰變的產(chǎn)物，α粒子就是氦的原子核。在工業(yè)中可由含氦達(dá)7%的天然氣中提取。也可由液態(tài)空氣中用分餾法從氦氖混合氣體中制得。

物理性質(zhì)

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基本信息

氦的原子光譜

元素符號(hào)He，原子序數(shù)2，原子量4.002602（氦-4），為稀有氣體的一種。元素名來(lái)源于希臘文，原意是“太陽(yáng)”。

通電發(fā)光后的氦氣

氦有兩種天然同位素：氦-3、氦-4，自然界中存在的氦基本上是氦-4。相對(duì)原子質(zhì)量為4.003。1868年有人利用分光鏡觀察太陽(yáng)表面，發(fā)現(xiàn)一條新的黃色譜線，并認(rèn)為是屬于太陽(yáng)上的某個(gè)未知元素，故名氦。氦在空氣中的含量為0.0005%。

氦在通常情況下為無(wú)色、無(wú)味的氣體；熔點(diǎn)-272.2℃（25個(gè)大氣壓），沸點(diǎn)-268.9℃；密度0.1785g/L，臨界溫度-267.8℃，臨界壓力2.26大氣壓；水中溶解度8.61厘米3/千克水。

氦是惰性元素之一，分子式為He，是一種稀有氣體，無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味。它在水中的溶解度是已知?dú)怏w中最小的，也是除氫氣以外密度最小的氣體。密度0.17847g/L，熔點(diǎn)-272.2℃（25個(gè)大氣壓）。沸點(diǎn)-268.9℃。它是最難液化的一種氣體，其臨界溫度為-267.9℃。臨界壓力為2.25大氣壓。當(dāng)液化后溫度降到-270.98℃以下時(shí)，具有表面張力很小，導(dǎo)熱性很強(qiáng)，幾乎不呈現(xiàn)任何粘滯性。液體氦可以用來(lái)得到接近絕對(duì)零度（-273.15℃）的低溫?；瘜W(xué)性質(zhì)十分不活潑，既不能燃燒，也不能助燃。氦也是最難液化的氣體。

氦在通常情況下為無(wú)色、無(wú)味的氣體。是唯一不能在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下固化的物質(zhì)。液態(tài)氦在溫度下降至2.18K時(shí)，性質(zhì)發(fā)生突變，成為一種超流體，能沿容器壁向上流動(dòng)，熱傳導(dǎo)性為銅的800倍，并變成超導(dǎo)體；其比熱容、表面張力、壓縮性都是反常的。

由于液氦的超低溫，在此溫度下出現(xiàn)了許多奇妙的物理現(xiàn)象。許多重要的物理實(shí)驗(yàn)，都要在低溫下進(jìn)行。世界各國(guó)的物理學(xué)家都在研究液態(tài)氦，希望通過(guò)液態(tài)氦達(dá)到更低的溫度，研究各種物質(zhì)在低溫下會(huì)發(fā)生什么變化，會(huì)有什么我們還不知道的性質(zhì)。這就產(chǎn)生了物理學(xué)的一個(gè)新的分支——低溫物理學(xué)。