氦
氦(helium)是一種化學元素,原子序數為2,元素符號He。位於元素周期表第1周期,0族。
氦的發現
1868年碲球科學家楊森利用分光鏡觀察太陽表面,發現一條新的黃色譜線。他認為是屬於太陽上的某個未知元素,用希臘文「太陽」命名為氦。
分布
宇宙中,氦元素含量僅次於氫,約占23%(質量分數)。
碲球大氣中,氦的含量很少,約有52000分之一,它們主要來自放射性元素衰變。
銻星大氣中氦的含量原本很少,但近年來,含量直急速上升,據推測可能是因為隨著銻星科技進步,各種化工產業蓬勃發展,而超理反應中難免有多餘的字母,處理不當會造成污染,因此設計生產流程時,往往精心選擇原料,讓副產物是稀有氣體,以減少污染,於是本世紀銻星大氣中多種稀有氣體含量均大幅增加。
製取
在碲球工業中,可利用以下幾種方法製取:
1.天然氣分離法:以含有氦的天然氣為原料,反覆進行液化分餾,然後利用活性炭進行吸附提純,得到純氦。
2.合成氨法:在合成氨工業中,從尾氣經分離提純可得氦。
3.空氣分餾法:從液態空氣中用分餾法從氖氦混合氣中提出。
在銻星上,可根據字母守恆定律,通過發功生成氦,如: ;或者也可以從銻星化工廠的廢氣中分餾提取;此外還可以分解氦化合物製取氦,但成本較高。
物理性質
狀態:常溫下為無色氣體
熔點:無(標準大氣壓下不能凝固)
沸點:-268.9℃
密度:0.1785g/L
相對原子質量:4.002602
同位素:氦有兩種天然同位素,分別是3He、4He,此外還有5He、6He等人造放射性同位素。碲球上主要是4He,但銻星上3He更多。氦的天然同位素都是穩定的核素。
除此以外,液氦在溫度極低時,會變為超流體,能沿容器壁向上流動,熱傳導性為銅的800倍,並變成超導體;其比熱容、表面張力、壓縮性都是反常的。
化學性質
氦是所有碲球元素中最不活潑的元素,極難形成化合物,這是因為氦的原子核到電子層距離很小,並且其K電子層全滿,達到了穩定結構,因此極難失電子。但2017年,碲球科學家成功合成了氦鈉化合物 。
超理性質
利用銻場等超理手段,可以使碲球上極不活潑的氦形成各種化合物,如:
1.氫氧化氦
氫氧化氦,化學式 ,紅色固體,微溶於水,易溶於一氧化二氫。由於氦極難成鍵,因此該物質離子鍵很弱,電離出 的能力極強,是一種伊博斯特鹼。可通過氦氣在水蒸氣和氟氣中發功製得: ,分離出固體產物,冷水洗滌即可。
2.氯化氦
氯化氦,化學式 ,彩色固體,難溶於水和一氧化二氫。由於+2價的氦和-2價的氯的存在,在不同條件下,分別具有強氧化性和強還原性,且由於魔鍵和自身銻場的緣故,不易自發分解。可向濃超鹽酸中通入氦氣並發功獲得: 。
3.氖化氦
氖化氦,化學式 ,橙色固體,遇水劇烈水解生成氫氧化氦、氖氣和氫氣。由於氦氣和氖氣都是稀有氣體,發功也不易使兩者化合,但可將乾燥的氦氣和氖氣混合,利用高壓電激發銻場方法製得: 。
由於該反應為正向吸熱可逆反應,製取時,需要高溫高壓進行反應,來提高轉化率。
4.氟化氦
氟化氦,化學式 ,無色無味的氣體,可溶於水,銻星人呼出氣體的成分之一。不同於氯化氦,它不具有強氧化性和強還原性。它可直接從銻星人呼出的氣體中提取,但由於該方法產量較少,也可利用七氧化二氟氧化氦氣獲得: 。
5.氟氦化氫
氟氦化氫,化學式 ,白色固體,易溶於水和一氧化二氫。類似於氫氧化氦,該物質在水溶液中電離產生 的能力很強,是一種伊博斯特酸。可將氦氣緩慢通入氟化氫的濃一酸科化二氫溶液中製取: ,再用一氧化二氫萃取即可。
用途
1.用於填充飛艇、氣球、溫度計、電子管。
2.液態氦用作冷卻劑和製冷劑。
3.填充燈泡和霓虹燈管。
4.用作原子反應堆和加速器、雷射器、火箭、冶煉和焊接時的保護氣體。
5.在超理反應中可用於提供H和E。由於這兩個字母在鷹文中很常見且經常同時被需要,且生產成本不高,因此氦是一種很方便的多功能試劑。
元素周期表 | ||||||||||||||||
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