发现

首个证明氦存在的证据是太阳色球的发射光谱中的一条亮黄色谱线。1868年8月18日，法国天文学家皮埃尔·让森在印度的贡土尔观测日全食时，发现了这条波长为587.49 nm的谱线。 起初人们推测这条谱线来自钠。同年10月20日，英国天文学家 约瑟夫·诺曼·洛克耶 （ 英语 ： Norman Lockyer ） 在太阳光谱中发现了一条黄线。由于这条谱线的波长和夫朗和斐谱线中钠产生的D 1 线和D 2 的波长相似，洛克耶将其命名为D 3 线。 他还提出这条谱线来自太阳上的一种尚未在地球上发现的元素。洛克耶和英国化学家 爱德华·弗兰克兰 （ 英语 ： Edward Frankland ） 以希腊语中的ἥλιος（ helios ，意为“太阳”）一词，将这一元素命名为Helium.

  氦的谱线

1882年，意大利物理学家 路易吉·帕尔米耶里 （ 英语 ： Luigi Palmieri ） 在分析维苏威火山的岩浆时发现了氦的D 3 线，这是氦在地球上的首次发现记录。

  地层氦的发现者威廉·拉姆齐爵士

1895年3月26日，苏格兰化学家威廉·拉姆齐爵士将 钇铀矿 （ 英语 ： cleveite ） （一种沥青铀矿，其质量的10%为稀土元素）用酸处理，首次在地球上分离出氦。拉姆齐当时在寻找氩，他用硫酸处理矿物，分离释放出的气体中的氮和氧。在剩下的气体中，他发现了一条和太阳光谱中的D 3 线吻合的黄色谱线。 洛克耶和英国物理学家威廉·克鲁克斯鉴定了这一气体样品，证明了它是氦气。同一年，两位化学家 皮·特奥多尔·克利夫 （ 英语 ： Per Teodor Cleve ） 和 尼尔斯·朗勒特 （ 英语 ： Abraham Langlet ） 在瑞典乌普萨拉独立从钇铀矿中分离出氦；他们收集的氦足以测定这一元素的原子量。 在拉姆齐分离氦之前，美国地质化学家 威廉·弗朗西斯·希尔布兰德 （ 英语 ： William Francis Hillebrand ） 同样注意到一份沥青铀矿样品中的一条不寻常的谱线，并从中分离出氦；但他认为这些谱线来自氮气。他致拉姆齐的贺信是科学史上“发现”和“邻近发现”的一个有趣例子。

1907年，欧内斯特·卢瑟福与 托马斯·罗伊兹 （ 英语 ： Thomas Royds ） 让α粒子穿透玻璃壁进入真空管，向管中放电后观察管内气体的发射光谱，证明α粒子就是氦核。1908年，荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯将氦冷却至不到1K的低温，从而首次制得液态氦。 他还试着将氦固化，但是氦没有固、液、气三相平衡的三相点，因此他的尝试没有成功。1926年，昂内斯的学生 威廉·亨德里克·科索姆 （ 英语 ： Willem Hendrik Keesom ） 在低温下向氦加压，制得了1 cm 的固态氦。

  处于超流相的液氦，会在杯身内面向上缓慢攀爬，攀越过杯口，然后在杯身外面向下缓慢滑落，集结在一起，形成一滴液氦珠，最后滴落在下面的液氦里。这样，液氦会一滴一滴的滴落，直到杯子完全流空为止。

1938年，苏联物理学家彼得·列昂尼多维奇·卡皮察发现氦-4在接近绝对零度时几乎没有粘度，从而发现了今天所说的超流体。 这一现象和玻色-爱因斯坦凝聚有关。1972年，美国物理学家道格拉斯·奥谢罗夫、戴维·李、以及罗伯特·科尔曼·理查森发现氦-3也有超流体现象，但所需的温度比氦-4低得多。氦-3的超流体现象被认为和氦-3费米子配对形成玻色子有关，这种配对和超导体中电子形成的库珀对类似。

名称由来

在皮埃尔·让森从太阳光谱中发现氦时，英国人洛克耶（J. N. Lockyer）和弗兰克兰（E. F. Frankland）认为这种物质在地球上还没有发现，因此定名为“氦”（法文为 hélium ，英文为 helium ），源自希腊语 ήλιος ，意为“太阳”。

在中文里，晚清时由传教士创办的益智书会译作“氜”（读作“日”），以表示从太阳光中发现的气态元素。在1915年，由民国教育部颁布的《无机化学命名草案》则采用发音与英文更为一 致的“氦”，并沿用至今。  

分布

氦存在于整个宇宙中，按质量计占23%。但在自然界中主要存在于天然气或放射性矿石中。在地球大气层中，氦的浓度十分低，只有5.2万分之一。在地球上的放射性矿物中所含的氦是α衰变的产物。氦在某些天然气中含有在经济上值得提取的量，最高可以含有7%，在美国的天然气中氦大约有1%。在地表的空气中每立方米含有4.6立方厘米的氦，大约占整个体积的0.0005%，密度只有空气的7.2分之一，是除了氢以外密度最小的气体。

性质

氦气是所有气体中最难液化的，沸点仅为4.22K，这源于氦极低的极性。同时，氦是唯一不能在标准大气压下固化的物质，也没有三相点。基于类似的原因，氦在水中的溶解度也极小，20°C时每升水中仅能溶解8.61毫升。

液氦在温度降至2.178K时，性质会发生突变，粘度极小，能形成只有几个原子厚度的薄膜，发生无粘度流动，成为一种超流体，称为氦(II)，正常的液氦称作氦(I)。这种氦(II)的表面张力很小，能沿容器壁向上流动，直到两边液面等高。此时的氦热传导性为铜的800倍，成为导热性能极佳的热导体。其比热容、压缩性等都是反常的。液氦的另一重要性质是能穿透许多常见材料，如PVC、橡胶与大部分玻璃，所以玻璃杜瓦瓶无法用于液氦的操作 。

氦的化学性质非常不活泼，一般状态下不会和其他物质发生反应，目前检测到的氦化合物仅痕量发现于质谱中，且不稳定 。

制备

天然气分离法：工业上，主要以含有氦的天然气为原料，反复进行液化分馏，然后利用活性炭进行吸附提纯，得到纯氦。

合成氨法：在合成氨中，从尾气经分离提纯可得氦。

空气分馏法：从液态空气中用分馏法从氖氦混合气中提出。

铀矿石法：将含氦的铀矿石经过焙烧，分离出气体，再经过化学方法，除去水蒸气、氢气和二氧化碳等杂质提纯出氦。

同位素

现时已知的氦同位素有八种，包括氦3、氦4、氦5、氦6、氦8等，但只有氦3和氦4是稳定的，其余的均带有放射性。在自然界中，氦同位素中以氦4占最多，多是从其他放射性物质的α衰变放出α粒子（氦4原子核）而来。氦3的含量在地球上极少，而在月球上储量巨大，它们均是由超重氢（氚）的β衰变所产生。

用途

  充满氦气，形似氦化学符号（He）的充气放电管

由于氦很轻，而且不易燃，因此它可用于填充飞艇、气球、温度计、电子管、浅水夫等。也可用于原子反应堆和加速器、激光器、冶炼和焊接时的保护气体，还可用来填充灯泡和霓虹灯管，也用来制造泡沫塑料。

由于氦在血液中的溶解度很低，因此可以加到氧气中防止减压病，作为潜水员的呼吸用气体，或用于治疗气喘和窒息。

液体氦的温度（-268.93 °C）接近绝对零度（-273℃），因此它在超导研究中用作超流体，制造超导材料。液态氦还常用做冷却剂和制冷剂。在医学中，用于氩氦刀以治疗癌症。

它还可以用作人造大气层和镭射媒体的组成部分。

氦气可以用于保存尸体

其他

对声音的影响

因为氦气传播声音的速度差不多为空气的三倍，这会改变人的声带的共振态，于是使得吸入氦气的人说话的声音的频率变高。这个有趣的现象使得吸入氦气的人说话尖声细气，就好像旧时代的卡通人物一样 ，与吸入六氟化硫后声音变粗正好相反。这种现象经常被错误地解释为音速的提高直接导致声音频率的增加，或者氦气使得声带振动变快。

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。2015年1月28日，日本少女偶像团体3B junior的一名成员在参加BS朝日的综艺节目录影时，因玩变声游戏吸入氦气后失去意识陷入昏迷，被送医治疗 。

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 高压紧张症候群 （ 英语 ： High pressure nervous syndrome ） ，不过少量的氮就能够处理这个问题。

参考文献

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