元素周期表系列：第2号元素——氦元素

你知道吗：氦的命名来自希腊语中表示太阳的 helios。1868年，科学家在太阳光谱中观察到一条新的黄色谱线；在当时已知的元素中找不到对应解释，这成为发现氦的线索。人类先在太阳中识别出氦，后来才在地球上找到它。^[1]

氦元素是什么样一种元素呢？

博科小答：氦是稀有气体元素之一，元素符号为 He，在通常情况下为无色无味的气体，密度仅高于氢气。常见同位素氦-4的液体在约2.17 K以下可转变为超流体，表现出极低的流动阻力和很高的导热能力。超流与超导是不同的物理现象；液氦可用来冷却超导磁体。^[1][2]

氦元素有什么化学性质？

博科小答：氦在通常条件下极不活泼，很难形成化合物。它的稳定性与闭壳层电子组态有关：基态氦原子的电子排布为1s²，第一电子层已经填满。^[1]

氦气的作用用途有哪些？

博科小答：由于氦很轻，而且不易燃，因此它可用于填充飞艇和气球。它也用于焊接、光纤和半导体制造时的保护气氛，以及氦氖激光器。液氦还可为磁共振设备和加速器中的超导磁体提供低温冷却。^[1]

氦气对于人体是否有危害？

博科小答：氦气本身通常不被视为有毒气体，但大量吸入纯氦气会排挤氧气，造成缺氧，严重时甚至死亡。直接从高压气瓶吸入，还可能造成严重肺部损伤。^[4]

氦气是怎样制备的？

博科小答：地球上的氦主要来自放射性元素的衰变。衰变释放的α粒子是氦的原子核，俘获电子后成为氦原子；一部分氦可在地下天然气中积累。工业上主要从含氦天然气中提取氦。空气中的氦约占体积的百万分之五，含量很低，从空气中提取通常不经济；进入大气的氦还会逐渐逃逸到太空。^[1]

高压条件下的氦钠化合物

2017年2月6日，南开大学王慧田、周向峰团队及其合作者在《Nature Chemistry》发表了有关氦钠化合物的研究。研究结合理论预测与高压实验，发现Na₂He在高于113 GPa的压力下能够稳定存在。这一结果说明，氦在特定的极端条件下可以参与形成稳定化合物，不能简单概括为在任何条件下都不形成化合物。^[3]

原稿参考资料

1. [美] Theodore Gray. 视觉之旅：神奇的化学元素(彩色典藏版). 人民邮电出版社. Kindle Edition.
2. 冯光熙，黄祥玉．《无机化学丛书 第一卷》稀有气体部分：科学出版社，2012年3月第四次印刷.
3. 百度百科：氦（原稿引用）。
4. Xiao Dong, et al. Nature Chemistry 9, 440–445 (2017). DOI: 10.1038/nchem.2716.
5. Wikipedia: Helium（历史网页引用）。

本次事实校订资料

1. 英国皇家化学会：Helium
2. CERN：Cryogenics — Low temperatures, high performance
3. Dong et al.：氦钠高压化合物原论文作者稿
4. Missouri Poison Center：Helium