說說氦氣的那些事

氦作為稀有氣體的“排頭兵”，無論是其獨特的性質、重要的戰略地位，還是它諸多的特殊用途，都值得我們去了解一下。

獨特的性質

常溫下，氦是一種極輕、無色、無臭、無味的單原子氣體，進行低壓放電時發出深黃色光。氦氣的化學性質非常不活潑，一般狀態下很難和其他物質發生反應，故與氖、氬、氪、氙和氡這幾種“懶得出奇”的氣體一道，曾被統稱為“惰性氣體”。

稀缺的資源

雖然氦是宇宙中含量占第二位的元素，但是在地球上氦氣的資源并不充裕，含氦天然氣迄今仍是工業化生產氦氣的唯一來源。目前，天然氣提取氦氣的工業主要集中在美國、俄羅斯等氦氣資源豐富的極少數國家。我國氦氣資源相當貧乏，含量很低，提取難度大。由于氦氣在航空航天發射、導彈武器工業、低溫超導研究以及半導體生產等方面具有重要的用途，若一旦在非常時期發生禁運，必將在更大范圍內影響我國的國防安全和經濟發展。因此，保護有限的氦氣資源，發展自己的天然氣提氦工業具有十分重要的意義。

特殊的用途

1.充灌浮空器

浮空器一般是指密度小于空氣、依靠大氣浮力升空的飛行器，可分為留空器和飛艇兩大類。早期的大多數飛艇充灌的是密度最小的氫氣，但氫氣具有可燃性，這注定為飛艇的飛行安全埋下了隱患。1937年5月6日晚7時20分，以德國總統興登堡的名字命名的“興登堡號”飛艇在新澤西州萊克赫斯特海軍航空總站上空準備著陸時，突然起火燃燒，尾部發生了兩次爆炸。當時地面上的人員簡直是束手無策，眼睜睜地看著700萬立方英尺的氫氣囊被烈焰吞沒，燃著的骨架落地跌得粉碎。雖然起火原因尚不清楚，但其內部填充的氫氣無疑是造成此次失事事件的元兇。

2.合成人造空氣

我們知道，空氣的主要成分是氮氣，若在壓強較大的深海里呼吸普通空氣，會有較多的氮氣溶解在血液里。當潛水員從深海處上升、隨著體內逐漸恢復常壓時，溶解在血液里的氮氣會釋放出來形成氣泡，對微血管起阻塞作用，引起“氣塞癥”。而氦氣在血液里的溶解度比氮氣小得多，因此用氦氣和氧氣混合合成的人造空氣代替普通空氣，就不會發生上述現象。此外，這種含氦的人造空氣，還可以用來醫治支氣管哮喘，因為它的平均密度比普通空氣的小很多，容易吸入和呼出。

3.用作超流體

超流體是一種物質狀態，特點是完全缺乏黏性。如果將超流體放置于環狀容器中，由于沒有摩擦力，它可以永無止盡地流動。液態氦的沸點為-269℃，利用液態氦可獲得接近絕對零度（-273.15℃）的超低溫。用液態氦冷卻某些金屬或金屬化合物，金屬或金屬化合物的電阻會完全消失，這種現象稱為超導電性。因此氦氣可在超導研究中用作超流體，制造超導材料。此外，液態氦氣還常用作冷卻劑和制冷劑。

4.制作氦-氖激光器

氦-氖激光發射器是利用氦、氖混合氣體，密封在一個特殊的石英管中，在外界高頻振蕩器的激勵下，混合氣體的原子間發生非彈性碰撞，被激發的原子之間發生能量傳遞，進而產生電子躍遷，并發出與躍遷相對應的受激輻射波近紅外光。氦-氖激光器可用于測量和通訊。

5.作為保護氣

氦氣因其化學惰性，可用于原子反應堆和加速器、激光器、火箭、冶煉和焊接時的保護氣體，還可用來填充燈泡和霓虹燈管。現在有些薯條類包裝袋里也含有少量氦氣，用來防止食物變質。