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你可能還記得,幾年前曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)關(guān)于全球氦供應(yīng)量有限的報(bào)道。類(lèi)似的消息也在這幾年間的周期性報(bào)告中屢屢出現(xiàn)。那么,這一危機(jī)值得引起人們的重視嗎?氦早在宇宙形成之初、宇宙須臾之后便已經(jīng)誕生,至今已有數(shù)十億年的歷史。也許我們應(yīng)該為浪費(fèi)氦-4而感到愧疚,特別是我們付的價(jià)格并不準(zhǔn)確,政府從1925年到20世紀(jì)九十年代都在得克薩斯州的田里開(kāi)采氦氣,但是1996年才決定投向市場(chǎng)讓所有人購(gòu)買(mǎi)。它是宇宙中第二輕、也是第二常見(jiàn)的元素,僅次于氫氣。但地球上的氦并不多,含量?jī)H為百萬(wàn)分之幾。問(wèn)題在于,氦原子核太輕,不足以被地球引力所牽制。一旦氦氣進(jìn)入大氣,就會(huì)逃逸到宇宙中,在太陽(yáng)風(fēng)的“吹拂”下隨風(fēng)而去。雖然地球上的氦一直在減少,但直到不久之前,氦儲(chǔ)量都非常充足。大多數(shù)氦都是在宇宙時(shí)形成的。鈾和釷等性元素可衰變成更小的碎片或粒子,其中也包括α粒子。這些粒子便是失去電子后的高能氦原子。在這種衰變過(guò)程中,性元素分裂成若干碎片,同時(shí)釋放出能量,因此名為裂變。
性元素的衰變可以彌補(bǔ)通過(guò)大氣損失的氦。裂變生成的氦主要儲(chǔ)存于多種礦石中,在天然形成的大型蓄氣池中大量聚積,如位于美國(guó)德克薩斯州的國(guó)家氦氣池。但這種天然過(guò)程需經(jīng)歷成千上萬(wàn)年,產(chǎn)出的氦氣量才能達(dá)到商業(yè)提取價(jià)值。
氦鈉化合物2017年2月6日,中國(guó)南開(kāi)大學(xué)的王慧田、周向鋒團(tuán)隊(duì)及其合作者在《Nature Chemistry》上發(fā)表了有關(guān)在高壓條件下合成氦鈉化合物——Na2He的 ,結(jié)束了氦元素?zé)o化合物的歷史,標(biāo)志著我國(guó)在稀有氣體化學(xué)領(lǐng)域走到了前沿。C、由于六氟化硫氣體良好的絕緣性能,使設(shè)備絕緣距離大為縮小,占地面積與空間體積大大縮小。此前,研究人員已經(jīng)找到其他元素與氦進(jìn)行配對(duì)的方法。但一直以來(lái),都沒(méi)有形成什么能夠穩(wěn)定存在的物質(zhì)。常見(jiàn)的例子就是氦與其他元素的范德華力,無(wú)需共價(jià)鍵或者離子鍵就可以存在。在極低的溫度下,氦確實(shí)可以形成范德華力,但極其微弱,無(wú)法長(zhǎng)久保持。
氦元素堅(jiān)固的穩(wěn)定力源于其閉殼層電子組態(tài):其外殼層是完滿(mǎn)的狀態(tài),沒(méi)有空間和其他原子通過(guò)共用電子進(jìn)行結(jié)合。裂變生成的氦主要儲(chǔ)存于多種礦石中,在天然形成的大型蓄氣池中大量聚積,如位于美國(guó)德克薩斯州的國(guó)家氦氣池。不過(guò)這是地球表面環(huán)境中的情況。作為宇宙中第二豐富的元素,氦在恒星和巨型氣體行星的構(gòu)成中起著重要作用。在外太空或者地球深處的極端條件下,它可能遵循著不同尋常的規(guī)律。如今,研究人員剛剛驗(yàn)證這種奇異的現(xiàn)象。
如果大量吸入氦氣,會(huì)造成體內(nèi)氧氣被氦取代,因而發(fā)生缺氧(呼吸反射是受體內(nèi)過(guò)量二氧化碳驅(qū)動(dòng),而對(duì)缺氧并不敏感),嚴(yán)重的甚至?xí)?。后?lái)他的學(xué)生D·盧瑟福繼續(xù)用動(dòng)物做實(shí)驗(yàn),把老鼠放進(jìn)封閉的玻璃罩里直至其死后,發(fā)現(xiàn)玻璃罩中空氣體積減少1/10。 另外,如果是由高壓氣瓶中直接吸入氦氣,那么其高流速就會(huì)嚴(yán)重地破壞肺部組織。大量而高壓的氦和氧會(huì)造成高壓狀High pressure nervous syndrome (HPNS),不過(guò)少量的氮就能夠處理這個(gè)問(wèn)題。而空氣中百分之七十八都是氮?dú)猓圆挥脫?dān)心。據(jù)介紹,大量及長(zhǎng)時(shí)間吸入氦氣可導(dǎo)致腦損傷甚至。在大部分薯?xiàng)l類(lèi)包裝袋里也含有少量氦氣,不過(guò)不必?fù)?dān)心,沒(méi)有危害。