氦原子核（放射性物質(zhì)衰變時(shí)放射出的粒子）
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氦原子核
放射性物質(zhì)衰變時(shí)放射出的粒子
基本信息
| 中文名 | 氦原子核 |
| 外文名 | Helium nuclei |
| 原子序數 | 2 |
| 原子質(zhì)量 | 4.002602 |
| 化學(xué)符號 | He2+ |
氦原子
氦（Helium），原子序數2，原子量4.002602，為稀有氣體的一種。元素名來(lái)源于希臘文，原意是“太陽(yáng)”。1868年有人利用分光鏡觀(guān)察太陽(yáng)表面，發(fā)現一條新的黃色譜線(xiàn)，并認為是屬于太陽(yáng)上的某個(gè)未知元素，故名氦。后有人用無(wú)機酸處理瀝青鈾礦時(shí)得到一種不活潑氣體，1895年英國科學(xué)家拉姆賽用光譜證明就是氦。以后又陸續從其他礦石、空氣和天然氣中發(fā)現了氦。氦在地殼中的含量極少，在整個(gè)宇宙中按質(zhì)量計占23%，僅次于氫。氦在空氣中的含量為0.0005%。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。
氦在通常情況下為無(wú)色、無(wú)味的氣體；熔點(diǎn)-272.2°C(25個(gè)大氣壓)，沸點(diǎn)-268.9°C；密度0.1785克/升，臨界溫度-267.8°C，臨界壓力2.26大氣壓；水中溶解度8.61厘米3/千克水。氦是唯一不能在標準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)，熱傳導性為銅的800倍，并變成超導體；其比熱容、表面張力、壓縮性都是反常的。
元素名稱(chēng)：氦
氦原子
原子序數:2
元素原子量：4.0026
外圍電子排布:1s2
核外電子排布:2
元素類(lèi)型：非金屬
發(fā)現過(guò)程：
1868年，法國的楊森，最初從日冕光譜內發(fā)現太陽(yáng)中有新元素，即氦。
元素描述
是惰性元素之一。其單質(zhì)氦氣，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氣體中最小的，也是除氫氣以外密度最小的氣體。密度0.17847克/升，熔點(diǎn)-272.2℃（26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。當液化后溫度降到-270.98℃以下時(shí)，具有表面張力很小，導熱性很強，粘性很強的特性。液體氦可以用來(lái)得到接近絕對零度（-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。
元素來(lái)源
元素輔助資料
1868年8月18日，法國天文學(xué)家詹森赴印度觀(guān)察日全食，利用分光鏡觀(guān)察日珥，從黑色月盤(pán)背面如出的紅色火焰，看見(jiàn)有彩色的彩條，是太陽(yáng)噴射出來(lái)的幟熱其他的光譜。他發(fā)現一條黃色譜線(xiàn)，接近鈉光譜總的D1和D2線(xiàn)。日蝕后，他同樣在太陽(yáng)光譜中觀(guān)察到這條黃線(xiàn)，稱(chēng)為D3線(xiàn)。1868年10月20日，英國天文學(xué)家洛克耶也發(fā)現了這樣的一條黃線(xiàn)。
經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研究，認識到是一條不屬于任何已知元素的新線(xiàn)，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)），元素符號定為He。這是第一個(gè)在地球以外，在宇宙中發(fā)現的元素。為了紀念這件事，當時(shí)鑄造一塊金質(zhì)紀念牌，一面雕刻著(zhù)駕著(zhù)四匹馬戰車(chē)的傳說(shuō)中的太陽(yáng)神阿波羅（Apollo）像，另一面雕刻著(zhù)詹森和洛克耶的頭像，下面寫(xiě)著(zhù)：1868年8月18日太陽(yáng)突出物分析。
過(guò)了20多年后，萊姆塞在研究釔鈾礦時(shí)發(fā)現了一種神秘的氣體。由于他研究了這種氣體的光譜，發(fā)現可能是詹森和洛克耶發(fā)現的那條黃線(xiàn)D3線(xiàn)。但由于他沒(méi)有儀器測定譜線(xiàn)在光譜中的位置，他只有求助于當時(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)現了。
液態(tài)氦
在上世紀初的幾十年里，世界各國都在尋找氦氣資源，在當時(shí)主要是為了充飛艇。但是到了今天，氦不僅用在飛行上，尖端科學(xué)研究，現代化工業(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。
要冷到什么程度，氦才會(huì )變成液體呢？
前面已說(shuō)過(guò)，英國物理學(xué)家杜瓦在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攝氏度，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?？懒帧W涅斯決心把氦氣也變成液體。
要得到液態(tài)氫，必須先把氫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，氫氣就變成了液體。
要得到液態(tài)氦，必須先把氦氣壓縮并且冷卻到液態(tài)氫的溫度，然后讓它膨脹，使溫度進(jìn)一步下降，氦氣才能變成液體。
液態(tài)氦是透明的容易流動(dòng)的液體，就像打開(kāi)了瓶塞的汽水一樣，不斷飛濺著(zhù)小氣泡。
液態(tài)氦是一種與眾不同的液體，它在零下269攝氏度就沸騰了。在這樣低的溫度下，氫也變成了固體，千萬(wàn)不要使液態(tài)氦和空氣接觸，因為空氣會(huì )立刻在液態(tài)氦的表面上凍結成一層堅硬的蓋子。
多少年來(lái)，全世界只有荷蘭卡美林·奧涅斯的實(shí)驗室能制造液態(tài)氦。直到1934年，在英國盧瑟福那里學(xué)習的前蘇聯(lián)科學(xué)家卡比查發(fā)明了新型的液氦機，每小時(shí)可以制造4升液態(tài)氦。以后，液態(tài)氦才在各國的實(shí)驗室中得到廣泛的研究和應用。
在今天，液態(tài)氦在現代技術(shù)上得到了重要的應用。例如要接收宇宙飛船發(fā)來(lái)的傳真照片或接收衛星轉播的電視信號，就必須用液態(tài)氦。接收天線(xiàn)末端的參量放大器要保持在液氦的低溫下，否則就不能收到圖像。
然而，液態(tài)氦的奇妙之處還不在于低溫。
卡美林·奧涅斯是第一個(gè)得到液氦的科學(xué)家。他并不滿(mǎn)足，還想使溫度進(jìn)一步降低，以得到固態(tài)氦。他沒(méi)有成功（固態(tài)氦是1926年基索姆用降低溫度和增大壓力的方法首先得到的），卻得到了一個(gè)沒(méi)有預料到的結果。
對于一般液體來(lái)說(shuō)，隨著(zhù)溫度降低，密度會(huì )逐漸增加?？懒帧W涅斯使液態(tài)氦的溫度下降，果然，液氦的密度增大了。但是，當溫度下降到零下271攝氏度的時(shí)候，怪事出現了，液態(tài)氦突然停止起泡，變成像水晶一樣的透明，一動(dòng)也不動(dòng)，好像一潭死水，而密度突然又減小了。
把一個(gè)小玻璃杯按在氦Ⅱ中。玻璃杯本是空的，但是過(guò)了一會(huì )，杯底出現了液態(tài)氦，慢慢地漲到跟杯子外面的液態(tài)氦一樣平為止。
把這個(gè)盛著(zhù)液態(tài)氦的小玻璃杯提出來(lái)，掛在半空?？?，玻璃杯底下出現了液氦，一滴，兩滴，三滴……不一會(huì )，杯中的液態(tài)氦就“漏”光了。是玻璃杯漏了嗎？不，玻璃杯一點(diǎn)也不漏。這是怎么回事呢？
原來(lái)氦Ⅱ是能夠倒流的，它會(huì )沿著(zhù)玻璃杯的壁爬進(jìn)去又爬出來(lái)。這是在我們日常生活中沒(méi)有碰到過(guò)的現象，只有在低溫世界才會(huì )發(fā)生。這種現象叫做“超流動(dòng)性”，具有“超流動(dòng)性”的氦Ⅱ叫做超流體。
后來(lái)，許多科學(xué)家研究了這種怪現象，又有了許多新的發(fā)現。其中最有趣的是1938年阿蘭等人發(fā)現的氦刀噴泉。
氦Ⅱ噴泉也是超流體的特殊性質(zhì)。在這個(gè)實(shí)驗中，光能直接變成了機械能。
大家還記得拉姆賽把各種物質(zhì)放到液態(tài)空氣中的各種奇妙的實(shí)驗吧！各種物質(zhì)放在液態(tài)氦里，情況就更奇妙了。
看！在液氦的溫度下，一個(gè)鉛環(huán)，環(huán)上有一個(gè)鉛球。鉛球好像失去了重量，會(huì )飄浮在環(huán)上，與環(huán)保持一定距離。
再看！在液氦的溫度下，一個(gè)金屬盤(pán)子，把細鏈子系著(zhù)磁鐵，慢慢放到盤(pán)子里去。當磁鐵快要碰到盤(pán)子的時(shí)候，鏈子松了，磁鐵浮在盤(pán)子上，怎樣也不肯落下去。
真像是到了魔術(shù)世界！這一切，只能在液態(tài)氦的溫度下發(fā)生。溫度一升高，魔術(shù)就不靈了，鉛球落在鉛環(huán)上，磁鐵也落在金屬盤(pán)子里了。
這是低溫下的超導現象。
原來(lái)，有些金屬，在液態(tài)氦的溫度下，電阻會(huì )消失；在金屬環(huán)和金屬盤(pán)中，電流會(huì )不停地流動(dòng)而產(chǎn)生磁場(chǎng)。這時(shí)候，磁場(chǎng)的斥力托住了鉛球和磁鐵，使它們浮在半空中。
在低溫下，出現了許多奇妙的物理現象。許多重要的物理實(shí)驗，都要在低溫下進(jìn)行。
目前，世界各國的物理學(xué)家還在研究液態(tài)氦，希望通過(guò)液態(tài)氦達到更低的溫度，研究各種物質(zhì)在低溫下會(huì )發(fā)生什么奇妙的變化，會(huì )有什么我們目前還不知道的性質(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)。
氦，這個(gè)奇妙的物質(zhì)，一直在引起科學(xué)家們的注意?？茖W(xué)家們繼續研究氦，通過(guò)科學(xué)實(shí)驗，不斷地為氦寫(xiě)下一頁(yè)又一頁(yè)新的歷史。
物理學(xué)家不僅僅得到了液態(tài)氦，還得到了固態(tài)氦，他們正在向絕對零度進(jìn)軍（物理學(xué)把零下273.16攝氏度叫做絕對零度。這個(gè)溫度標叫做絕對溫標，用K表示。OK就是-273.16℃，而273.16K就是0℃）。從理論上講，絕對零度是達不到的，但是可以不斷接近它。液態(tài)氫的沸點(diǎn)是絕對溫標20.2度，液態(tài)氦的沸點(diǎn)是絕對溫標4.2度。在絕對溫標2.19度的時(shí)候，氦Ⅰ變?yōu)楹あ颉?935年，利用“絕熱去磁”法，使液態(tài)氦冷到絕對溫標0.0034度；1957年，達到絕對溫標0.00002度；目前已達到跟絕對零度只相差0.000001度了。
天文學(xué)家也繼續研究著(zhù)太陽(yáng)元素。太陽(yáng)上的氫“燃燒”變成了氦，以后的命運又如何呢？他們發(fā)現宇宙間有一些比太陽(yáng)更熾熱的恒星，中心溫度達到幾億度。在這些恒星的核心，氫原子核已經(jīng)都變成了氦原子核，氦原子核又相互碰撞，正在生成著(zhù)碳原子核和氧原子核，同時(shí)放出大量的能。這類(lèi)恒星橡心臟一樣，一會(huì )兒膨脹，一會(huì )兒收縮，很有規律。為什么會(huì )這樣？這也是因為氦在起作用。
天文學(xué)家還研究了銀河系內氫的含量和氦的含量的比值。根據這個(gè)比值，有人估算了銀河系的年齡有一二百億年。
氦的歷史并沒(méi)有完，人類(lèi)認識氦的歷史也沒(méi)有完，而我們這本講氦的故事的小冊子，卻不得不結束了。
要問(wèn)在發(fā)現氦和研究氦的歷史上誰(shuí)的功勞最大呢？是天文學(xué)家詹森和羅克耶嗎？是化學(xué)家拉姆賽和物理學(xué)家克魯克斯嗎？是發(fā)明分光鏡的本生與基爾霍夫嗎？當然還要考慮把空氣、氫氣以及氦氣液化的漢普松、卡美林·奧涅斯等人的功勞。
很難說(shuō)。在人類(lèi)認識氦的歷史上，他們都有著(zhù)自己的貢獻。氦僅僅是一種元素，但是發(fā)現它和認識它，是許多門(mén)科學(xué)——物理學(xué)、天文學(xué)、化學(xué)、地質(zhì)學(xué)等的共同勝利，決不是某一個(gè)人的力量能夠完成的。
科學(xué)是沒(méi)有平坦的道路可走的，只有不畏艱險不怕困難的人才能攀登科學(xué)的高峰。通過(guò)氦的發(fā)現的歷史，我們看到許多科學(xué)家們正是這樣勇于實(shí)踐的人。他們有嚴謹的科學(xué)態(tài)度，對于實(shí)驗中的一點(diǎn)細微現象——一個(gè)小氣泡，第三位小數的細微差異，也不放過(guò)。他們不但愛(ài)問(wèn)為什么，而且千方百計地去尋找答案。他們埋頭苦干，幾個(gè)月、一年、幾年堅持不懈，終于由紛亂的謎團中找出頭緒，得到了解答。他們永遠不滿(mǎn)足已有的成績(jì)，而是深人一步、再深入一步地鉆研。人們對氦的認識就是這樣逐步深人的。到現在為止，誰(shuí)也不敢這樣說(shuō)：“氦，我們已經(jīng)完全認識清楚了?！?/span>
產(chǎn)生危害
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