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凝聚态物理学|元素

氦气，英文名为Helium，符号为He，无色无味，不可燃气体，空气中的含量约为百万分之5.2。化学性质不活泼，通常状态下不与其它元素或化合物结合。1908年7月10日，荷兰物理学家昂尼斯首次液化了氦气。

氦气变声00:01:41

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中文名称

氦气

化学式

He

CAS登录号

外观

无色

蒸发热

20.4kJ/kg(沸点)

熔点

1.0K(0.26MPa)

临界温度

5.19K

分子量

4.003

含量

空气中的含量约为百万分之5.2

英文名

Helium

沸点

4.3K(0.1MPa)

临界压力

0.228MPa

密度

0.1786g/L(0°C、0.1MPa)

类型

稀有气体单质

水溶性

难溶于水

安全性描述

不可燃气体

1基本简介

2基本信息

3理化性质

4应用领域

5基本用途

6制备方法

7注意事项

8国内现状

9氦气纯度

氦（旧译作氜）是一种化学元素，它的化学符号是He，它的原子序数是2，是一种无色的惰性气体，放电时发深黄色的光。在常温下，它是一种极轻的无色、无臭、无味的单原子气体。氦气是所有气体中最难液化的，是唯一不能在标准大气压下固化的物质。氦的化学性质非常不活泼，一般状态下很难和其他物质发生反应。氦是宇宙中第二最丰富的元素，在银河系占24％。

英文名　helium

EINECS号 [1]

化学式 He

属于稀有气体单质。

由氦原子聚合而成

分子量4.003

气体密度0.1786g/L（0°C、1atm）

液态密度 125.2g/L（4.2K、100.312kPa）氦元素

比重 0.14（空气=1）

沸点 4.3K（1atm）

熔点1.0K（26atm）

临界温度5.3K

临界压力 0.228MPa

蒸发热 5.50cal/g、20.4kJ/kg（沸点）

液态与气态的体积比 699（0℃、1atm、以液态体积为1?）

无色、无味、无臭常温下为气态的惰性气体。临界温度最低，是最难液化的气体。极不活泼，不能燃烧也不助燃。进行低压放电时显深黄色。氦具有特殊的物理性质，在零度时在其蒸气压下，氦不会固化。氦气化学性能稳定一般不生成化合物，在低压放电管中受激发可形成He +2 、HeH等离子及分子。在特定条件下和某些金属可形成化合物。

高纯氦气是单原子稀有气体分子，是一种无色、无味、无毒的不燃烧的储存于气瓶中的高压气体，常温下为气态的惰性气体。压力通常有15MPa，气体密度0.1786g/L（0°C、1atm），液态密度0.1250kg/・（沸点）。临界温度最低,是最难液化的气体,极不活泼,不能燃烧,也不助燃。进行低压放电时显深黄色。氦具有特殊的物理性质,在零度时,在其蒸气压下,氦不会固化。[1]

高纯氦气在不同环境中有些其他特有的物理性质见下列表：

分子量： 4.0026

熔点(2555kPa)： -272.1℃

沸点(101.325kPa)： -268.94℃

液体密度(4.20K，100.312kPa)： 125.2kg/m

气体密度(0℃，101.325kPa)： -0.1785kg/m

相对密度(气体，0℃，101.325kPa)： 0.138

比容(21.1℃，101.325kPa)： 6.0304m/kg[2]气液容积比(15℃，100kPa)： 748L/L

临界温度： -268.0℃

临界压力： 229kPa

临界密度： 69.3kg/m

熔化热(1.2K，2555kPa)： 0.0836kJ/kg

气化热(-268.926℃，101.325kPa)： 20.42kJ/kg

比热容(气体，25℃，101.325kPa)： Cp=5238.3J/(kg·K) Cv=3213.7J/(kg·K)

比热比(气体，25℃，101.325kPa)： Cp/Cv=1.63

蒸气压(0.5K)： 0.0000022kPa (2.0K)： 3.17kPa (5.0K)： 197.1kPa

粘度(0℃，101.325kPa)： 0.01864mPa·S (液体，3.0K)： 0.0033mPa·S　

表面张力(4.2K)： 0.096mN/m

导热系数(0℃，101.325kPa)： 0.1426W/(m·K) (液体，2.4K)： 0.01883W/(m·K)

折射率(气体，0℃，101.325kPa)： 1.000035

氦是单原子气体，化学性质不活泼。通常条件下不与其它元素和化合物反应。[2]

氦气广泛应用于、科研、石化、制冷、医疗、半导体、管道检漏、超导实验、金属制造、深海潜水、高精度焊接、光电子产品生产等。

1、低温冷源：利用液氦的-268.9℃的低沸点，液氦可以用于超低温冷却。而超低温冷却技术在超导技术等领域有较广泛的应用，超导材料需要在低温（100K左右）中才能表现出超导特性，大多数情况下只有液氦能比较简便地实现这样的极低温。超导技术在交通行业的磁悬浮列车，医疗领域的核磁共振成像设备都有较大的应用。

2、气球充气：由于氦气密度远小于空气（空气的密度为1.29kg/m3，氦气的密度为0.1786kg/m3），而且化学性质极不活泼，较氢气安全（氢气可以在空气中燃烧，可能会引起爆炸），氦气常用于飞船或广告气球中的充入气体。

3、检验分析：仪器分析中常用的核磁共振分析仪的超导磁体需要利用液氦降温，气相色谱分析中氦气常作为载气，利用氦气渗透性好、不可燃的特点，氦气还应用于真空检漏，如氦质谱检漏仪等。

4、保护气：利用氦气不活泼的化学性质，氦气常用于镁、锆、铝、钛等金属焊接的保护气。

6、其他方面：氦气可用作高真空装置、原子核反应堆在火箭、宇宙飞船上用作输送液氢、液氧等液体推进剂的加压气体。氦气还用作原子反应堆的清洗剂，在海洋开发领域的呼吸用混合气体中，气体温度计的填充气等。