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高纯氦气

高纯氦气

氦气 氦氦气为无色无味,不可燃气体,空气中的含量约为百万分之5.2。化学性质完全不活泼,通常状态下不与其它元素或化合物结合。简介  理论上可以从空气中分离抽取,但因其含量过于稀

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氦气

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氦气为无色无味,不可燃气体,空气中的含量约为百万分之5.2。化学性质完全不活泼,通常状态下不与其它元素或化合物结合。

简介

  理论上可以从空气中分离抽取,但因其含量过于稀薄,工业上从含氦量约为0.5%的天然气中分离、精制得到氦气。 

  氦,HELIUM,源自helios,意为"太阳",1868年发现。几乎世界上所有的氦气都是由美国的天然气井中提取的。它比空气轻,广泛地应用于飞艇和气球,以取代其有高度可燃性的氢气。液态氦因其沸点特别低而成为低温学领域的无价之宝。 

基本信息

  英文名 helium 

  化学式 He 

  是单原子稀有气体分子。 

  分子量 4.003 

  气体密度 0.1786g/L(0°C、1atm) 

  液态密度 0.1250kg/・(沸点) 

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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・) 

  性质 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,在绝对零度时,在其蒸气压下,氦不会固化。氮气化学性能稳定,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。 

  质量标准 1.国家标准工业氮气GB/T 4844.1—1995 

发现

  早在1868年,法国天文学家简森(Janssen P J C,1824-1907)在观察日全蚀时,就曾在太阳光谱上观察到一条黄线D,这和早已知道的钠光谱的D1和D2两条线不相同。同时,英国天文学家洛克耶尔(Lockyer J N,1836-1920)也观测到这条黄线D。当时天文学家认为这条线只有太阳才有,并且还认为是一种金属元素。所以洛克耶尔把这个元素取名为Helium,这是由两个字拼起来的,helio是希腊文太阳神的意思,后缀-ium是指金属元素而言。中译名为氦。 

  1895年,莱姆赛和另一位英国化学家特拉弗斯(Travers M W,1872-1961)合作,在用硫酸处理沥青铀矿时,产生一种不活泼的气体,用光谱鉴定为氦,证实了氦元素也是一种稀有气体,这种元素地球上也有,并且是非金属元素。 

氦气的用途

  利用其-268.9℃的低沸点,液氦可以用于超低温冷却。在悬浮列车等领域中广受关注的超导体应用中,氦气是不可或缺的。此外,由于化学性质不活泼和轻于空气等特征,氦气常用于飞船或广告气球中的充入气体,这一用途也是众所周知的。在海洋开发领域的呼吸用混合气体中,以及医疗领域的核磁共振成像设备的超导电磁体冷却的用途中,氦气都得到广泛的应用:军工、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。可用于低温冷源和超导技术。也可用作高真空装置、原子核反应堆、宇宙飞船等的检漏剂及镁、锆、铝、钛等金属焊接的保护气。在火箭、宇宙飞船事用作输送液氢、液氧等液体推进剂的加压气体。还用作原子反应堆的清洗剂、气体色谱分析分析的载气、气球充气、电弧焊用保护气、潜水用混合气和气体温度计的填充气。 

氦气的制备方法

  1.冷凝法:天然气提氦在工业上采用冷凝法,该法工艺包括天然气的预处理净化、粗氦制取及氦的精制等工序,制得99.99%的纯氦气。 

  2.空分法:一般采用分凝法,从空气装置中提取粗氦、氖混合气,由粗氦、氖混合气制纯氦、氖混合气,经分离及纯化,制得99.99%的纯氦气。 

  3.氢液化法:工业上采用氢液化法从合成氨尾气中提氦。该法工艺是低温吸附清除氮、精馏得到粗氦,加氧催化除氢及氦的纯化,制得99.99%的纯氦气。 

  4.高纯氦法:将99.99%的纯氦进一步用活性炭吸附纯化制得99.9999%的高纯氦气。 

使用氦气安全事项

  本品属不燃气体,危规编号:GB 2.2类22007。UN NO.1046;IMDG CODE 2144页,2.2类。(压缩的)GB 2.2类22008。UN NO.1963;IMDG CODE 2144页,2.2类。(液化的)。氦气为惰性气体,高浓度时可使氧分压降低而有窒息危险。当空气中氦浓度增高时,患者先出现呼吸加快、注意力不集中、共济失调;继之出现疲倦无力、烦躁不安、恶心、呕吐、昏迷、抽搐,以致死亡。液体氦与皮肤接触,能引起严重冻伤。用6m3钢瓶或2L玻璃瓶包装。玻璃瓶外加木箱或纸箱保护。贮存于阴凉、干燥的库房中。可按普通货物运输。装卸时轻拿轻放,防止包装破损。失火时,可用水和各种灭火器扑救。 

使用氦气的机器设备

  氦气冷冻机,核磁共振,谱仪,光谱 

主要性质

  在室温和大气压力下,氦是无色、无味的气体。它在干空气中的体积含量为5.24×10-6。 

  氦不能仅靠将饱和液体冷却到绝对零度而固化。要使氦固化,必须施以相应压力。在2.173K,氦将或多少从正常液体转变成一种具有独特性质的流体。温度高于2.173K的液体称为氦Ⅰ。低于此温度的液体称为氦Ⅱ。氦Ⅱ为超流体。它的熵为零,热导率极高,黏度几乎为零。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。 

  氦气传播速度 

  因为氦气传播声音的速度差不多为空气的三倍,所以吸入氦气的人说话的声音会变高频率。这个有趣的现像,使得吸入氦气的人说话尖声细气,男性顿时会变得娘娘腔,就好像旧时的卡通人物一样。 

过度使用所产生的问题

  需要注意的是,如果大量吸入氦气,会造成体内氧气被氦取代,因而发生缺氧(呼吸反射是受体内过量二氧化碳驱动,而对缺氧并不敏感),严重的甚至会死亡。 另外,如果是由高压气瓶中直接吸入氦气,那么其高流速就会严重地破坏肺部组织。 大量而高压的氦和氧会造成高压紧张症状 High pressure nervous syndrome (HPNS),不过少量的氮就能够处理这个问题。