为什么氦气既能说是由氦分子构成的,又能说是由氦原子构成的

2024-05-18 14:44

1. 为什么氦气既能说是由氦分子构成的,又能说是由氦原子构成的

这个问题很好。解答如下:
因为氦原子最外层只有一个电子层,含有两个电子,正好是稳定电子构型,因此它不容易形成化合物或共价单质,而以单原子形式存在。这样,组成氦气的微粒实际上是氦原子。
然而,氦气微粒间的作用力是范德华力,本质上等同于分子间相互作用,而不同于化合物或共价单质分子中原子间的化学键相互作用。因此,从相互作用力的性质角度出发,可以认为这些氦原子带有分子的性质(准确说是单原子分子),也就有了氦分子的说法。因此,说氦气是由氦分子构成,和由氦原子构成都是正确的,只是看问题的角度不同。

为什么氦气既能说是由氦分子构成的,又能说是由氦原子构成的

2. 据说地球上的氦气再过二三十年就会消耗殆尽,这对生物会产生影响吗?

人类之所以能够生存在这个地球上靠的是什么呢?其实很多人都能够得出几个答案,有的人说是氧气,有的人说是水资源,但是其实只有一个答案,那就是地球上的资源,是的,人类靠的是地球上的资源而生存的,氧气以及水都是资源,各种类似于石油类的矿藏也都是资源,这些资源保证了人类的生存,并且发展至今,而如果其中一种资源突然消失了,肯定会对人类造成影响,比如说氦。

氦是一种稀有的资源,广泛的存在于宇宙当中,质量大约占据23%,比氢要少一些,但是宇宙当中的氦气是很难进入地球中的,而地球当中存在的氦气小部分分布于大气层当中,大部分的氦气都是处于地球的矿物当中,氦气的形成主要是放射性矿物所产生的,也就是天然气当中含有着一定量的氦气。

氦气和石油以及天然气一样同样是不可人为制造的,因此它总会有着被用完的一天,那么如果用完了的话,会对地球造成怎样的影响呢?氦气目前的应用领域有很多,最简单的就是填充气球,制造潜水服还有温度计,更高级的就是原子反应堆和加速器还有制造火箭,它常常被用来当作是冷却气体。可以肯定的说如果现在氦气忽然消失的话,那么对于人类的还是有着比较大的影响的,虽然不会造成人口减少那么可怕的事情,但是对于人类文明的发展肯定会造成倒退。

值得一提的是,目前的氦气存储量是足够人类使用好几百年的,所以暂时我们不用担心,未来肯定也会找出来替代品的,说不定到那个时候,可控性核聚变都已经实现了,只要我们好好地保护环境,这些事情不会发生。

3. 氦是150年前发现的。这就是为什么它如此重要

充满氦的气球懒洋洋地飘向天空。magicinfoto/Shutterstock) 这篇文章最初是在对话中发表的。这篇文章发表在《生命科学》的专家之声:评论版和洞察版上。
  观看氦气气球升空是一件很有趣的事,如果气球是一个小孩放过的话,也许是一个悲剧。还有,谁不喝气球里的氦气然后像唐老鸭一样颤抖呢?尽管如此,这并不是最明智的做法,因为氦可以取代我们肺部的空气,或引起其他呼吸问题。
  除了气球和使我们的声音吱吱作响,氦还有什么用?我们是否应该关心我们是否用完了气体物质?氦是一种气体。听到氦和人类几乎没有任何共同点也许并不奇怪,但我们仍然需要彼此。我们21世纪的经济依赖于氦,氦需要我们找出更好的保护策略,以免我们用完这些东西。
  
 如果没有氦冷却的磁铁,这种高分辨率的大脑磁共振图像是不可能的。由MriMan/shutterstock(MriMan/shutterstock) 在150年前,1868年8月18日,法国天文学家Jules Janssen在日全食期间首次发现了氦。他以发现的源头太阳或太阳神命名氦,因为当时地球上还没有发现氦。从那时起,氦在科学上已经取得了无数的进步;从医学到天体物理学等学科中使用的现代分析工具,更不用说我们随身携带的手机,如果没有制造过程中使用的氦,就不可能实现。
   
  我是科罗拉多州的一名研究科学家州立大学位于落基山脉的山脚下,也是公羊的故乡,我的研究依赖于充足的廉价氦供应。多亏了氦,我和我的同事们,以及全世界的同行们,正在做出丰富我们全球社区的科学发现——所有这些都依赖于氦所提供的独特物理性质。
 地球上的氦供应是有限的 
 克利夫塞德气田的天然氦富集装置,联邦氦计划,德克萨斯州阿马里洛郊外。(美国土地管理局通过Wikimedia Commons发布) 你可能还记得几年前氦短缺的报道,以及包括今年在内的全球供应紧张的定期报告。那么,这场危机是否值得全国关注?”
  氦从一开始就在周围徘徊,在数十亿年前的大爆炸后不久形成。它是仅次于氢气的第二轻元素,也是宇宙中第二常见的元素。然而,在地球上并没有多少氦:只有百万分之几。问题是氦原子核太轻,以至于地球的引力无法承受它。氦一旦进入我们的大气层,就会进入太空的真空,从地球上消失,并随着太阳风的吹扫而消失。带有惰性气体的
  
 管在高压下会发出不同颜色和强度的光。从左到右:氦、氖、氩、氪和氙。(Kim Christensen/Shutterstock) 尽管地球上的氦不断流失,但直到最近,氦的储量还是相当丰富的。地球上大部分的氦储量是以不同的方式形成的,与大爆炸的起源不同。放射性元素,如铀和钍衰变成更小的碎片或粒子,包括非常小的α粒子。这些粒子是从电子中剥离出来的氦原子,光秃秃的,高能的,充满电的。我们称这种放射性元素的衰变为裂变,因为元素分裂成新的子成分,能量被释放出来。
  
  这些放射性元素的衰变补充氦,即平小型,便携式,高能电池,可能最终减少我们对碳燃料的依赖。反过来,核磁共振需要大量的氦才能起作用。这是不可能很快改变的。
  幸运的是,我们正在成为我们剩余储量的更好的管理者,我们一直在寻找新的储量,我们正在学习如何在氦气体消失在太空之前进行再循环,我们也开始了解如何制造新的材料,使其在更高的温度下具有超导体,更易接近的温度。所有这些发展都需要时间和大量资金。不幸的是,回收操作需要大量的能源和燃烧煤炭。
  同时,我们还需要继续寻找更多的这种宝贵资源的来源,并制定更好的回收策略。我们可以减少购买派对气球,朝着这个方向迈出一小步。另一方面,这实际上是我们消耗的氦的一小部分,我认为,他们提供的纯粹的快乐是一个很小的代价。下一次当你观看一个派对气球将它的氦有效载荷驶入大宇宙时,需要考虑一下。
  克里斯托弗·里特纳,科罗拉多州立大学CIF主任
  这篇文章最初是在对话中发表的。阅读原文。关注Facebook、Twitter和Google+上的所有专家声音问题和辩论,并成为讨论的一部分。所表达的观点是作者的,并不一定反映出版商的观点。这个版本的文章最初发表在Live Science上
   

氦是150年前发现的。这就是为什么它如此重要

4. 为什么科学家如此担心氦耗尽?因为再过2-3代,氦气就要用完

 你知道吗?现在科学家最担心的不是氧气和氢气稀少,而是害怕氦气耗尽!当你想到元素周期表上的第二种元素氦时,你首先想到的是什么呢?是的,正是这种物质使气球上升!但是,除此之外,氦气在科学上还有一些极其重要的用途。事实上,它也存在于宇宙的各个角落,即使我们没有意识到它。但问题是,在地球上,它最终注定会耗尽。
      大家好,我是科学拓荒者,本期内容我们就来回答这个非凡的问题: 为什么科学家如此担心氦耗尽? 
   氦在地球上是一种奇怪的矛盾体。虽然它是整个宇宙中第二丰富的元素,与氢(最丰富的)结合形成了大约99.9%的已知物质,但氦在我们这个星球上却越来越稀少。主要原因是,目前它几乎是一种完全不可再生的资源。这里有几个问题在起作用:
   首先,氦非常轻,氦原子不容易与其它原子结合。这意味着一旦氦被释放到大气中,它就会不断上升,上升,上升,直到它完全逃离地球,进入太空,永远消失。显然,如果我们依赖稳定的氦供应,这已经不是一个理想的情况了,而我们已经做到了。
      其次,比较糟糕的是,新一代氦也是一个缓慢且不太可能的过程。虽然大部分远离地球的氦是在恒星内部形成的,而恒星内部的氢是核聚变产生的,但地球上存在的氦则深埋在地球表面以下。这是一种自然放射性衰变的产物,但问题是,因为产生它所需的过程可能需要数百万年的时间才能展开。所以,现在我们有了一种需要很长时间才能形成的产品,但一旦它最终被开发出来,它也会很快消失。
   最后,虽然氦可以开采,如果能有效地进行开采,它的逃逸是可以防止的,但这需要一系列非常特定的地质条件:
      因此,地球上拥有丰富埋藏氦元素的地方少之又少。这种物质易挥发,需要很长时间才能形成,而且形成的条件并不常见。考虑到所有这些要求,氦的可用性在 历史 上一直是不可预测的,这也许就不足为奇了。
   但是,为什么这是一个问题呢?氦气短缺不就意味着会有更少的气球在这个地方弹跳吗?
   是的,这可能意味着气球会减少,但氦气独特的物理特性意味着它不仅仅是一个噱头。在氦最有趣的固有特性中,它是第二轻的元素(仅次于氢);就像氢一样,它也不易燃;而且,可以说最重要的是,它是一种非常有效的低温流体,这意味着在液态状态下它非常冷,它具有重要的科学应用。
      考虑到这一点,氦在今天的实验室和特定的实验室设备中已经成为必不可少的元素。这些冷却特性意味着液氦几乎和外太空一样冷,这在医疗保健行业是非常宝贵的,例如,它们被用于MRI机器。核磁共振成像(MRI)是通过超导线圈来工作的,超导线圈可以产生强大的磁场……但其背后的科学只有在线圈保持足够凉爽以容纳所需的电流时才有可能实现,这正是氦的来源。据估计,目前地球上使用的氦几乎有三分之一被用于世界各地医院和实验室的核磁共振成像。因此,考虑到这些机器对我们的重要性,很容易理解为什么氦短缺是一个坏消息。
   除了医疗保健,其它使用超导的著名机器,包括欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机,它以研究粒子物理学而闻名。核磁共振波谱仪(NMR)也被用来观察亚原子原子核的细节。近年来,以这种方式研究粒子变得越来越重要,科学家们可以了解更多关于粒子相互作用的原理,并发现以前未知的粒子,从而更好地了解宇宙。
      但是,再一次地,这是一个依赖稳定可靠的氦供应的研究领域。由于获取氦的困难,其成本往往会波动,有时甚至严重……这给研究和医疗带来了更大的压力。在某些情况下,使用替代品是可能的,据报道,许多实验室都试图在某些任务中从氦转换到液氮。液氮更容易获得,也更便宜,尽管它不能像氦那样提供低温。因此,在不损坏昂贵设备的情况下,通常还是不适合改用液氮。
   在此之前的几十年,世界一直依靠美国联邦氦储备委员会,该组织于20世纪20年代开始储备氦。但该机构在过去几年里逐渐被抛弃,于是在本世纪初结束了业务,这再次造成了巨大的不确定性。坦桑尼亚和卡塔尔等其它地区是著名的氦热点,但这些供应能在多大程度上解决(或满足)全球不断增长的需求,还有待观察。
      那么,未来会是什么样子呢?
   氦气需求的增长部分是由于两个依赖全球氦气储备的新兴产业组成:太空旅行和量子计算。例如,私营太空公司SpaceX已经使用氦气为其火箭提供动力;而谷歌等公司此前强调,氦气的低温特性对于维持量子计算机尖端动力所需的超导体是多么重要。与此同时,甚至在考虑到所有这些即将被提出的技术和小配件之前,氦已经被持续地用于许多更广泛应用的设备的生产,比如一些普通的电脑、手机和电视。
   如果我们想让我们的技术继续发挥作用,我们要么需要找到更多的氦,要么找到合适的替代品。在另一个世界里,我们可以观察太阳系以及星际空间,寻找答案。在质量足够大的行星上,包括木星和土星这样的气态巨行星,大量的氦仍被重力困在大气中。然后,我们可能会在其中一个星球停下来,给我们的氦气箱加满油,就像我们用汽油来驱动 汽车 一样。或者,我们也可以去拜访一下太阳,那里自然有几乎无穷无尽的新鲜聚变氦,正等着我们去消耗它。
      但是,在现实世界中,这些都不是严肃的选择。在地球上,这是一个有点不寻常的状态,因此,当人类 社会 试图从一般的化石燃料开采中摆脱出来时,不幸的是,人们意识到,目前开采的大部分氦是大公司开采天然气的副产品。目前,世界上只有为数不多的几家专门的氦精炼厂,所以,当涉及到这种特殊元素时,哪里都没有真正为未来做好准备。
   尽管近几个月来氦气市场出现了一些平衡,但一些估计表明,在未来一到三代人的时间里,这种最有价值的元素仍可能被完全耗尽。在这种情况下,尽管近几十年来我们取得了长足的进步,但科学家、研究人员、医疗专业人员、技术革新者,以及更多的人发现自己陷入了困境。
      氦是必要的!氦是罕见的!氦显然正在耗尽!即使是在形势好的时候,比如说,开发了一种全新的资源,在短期内解决了我们所有的问题,但最终失败的幽灵仍然笼罩着我们。而且,如果找不到解决办法,整个行业可能会面临严重的供应短缺,在整个 社会 造成连锁反应。医院可能面临越来越大的压力,实验室可能难以运行设备,公司可能难以维持下去。它可能不会立即影响我们大多数人的日常生活,我们大多数人可能只知道它是让气球上升的东西,但以上这些,就是为什么科学家们如此担心氦会耗尽的原因。
      你认为氦消耗殆尽还会给我们带来什么影响呢?欢迎在评论区分享你的观点。

5. 氦气没有大规模开发利用的两个原因化学

1、 氦气作为稀缺战略资源,可广泛用于各行各业
氦,英文名为Helium,化学符号为He,是一种无色、无味的稀有气体,也是已知沸点最低的气体,其具有不易液化、稳定性好、扩散性强、溶解度低等性质。由于其特殊的物理化学性质,氦气是一种不可替代、关系国家安全和高新技术产业发展的重要稀缺战略资源。氦气用途广泛,适用于各种行业,小到气球充气、“变声”搞怪,大到医疗科研、航天军工等。我国的氦气主要应用于磁共振成像(30%)、气举(17%)、分析试验应用(14%)和焊接(9%)等。
【摘要】
氦气没有大规模开发利用的两个原因化学【提问】
1、 氦气作为稀缺战略资源,可广泛用于各行各业
氦,英文名为Helium,化学符号为He,是一种无色、无味的稀有气体,也是已知沸点最低的气体,其具有不易液化、稳定性好、扩散性强、溶解度低等性质。由于其特殊的物理化学性质,氦气是一种不可替代、关系国家安全和高新技术产业发展的重要稀缺战略资源。氦气用途广泛,适用于各种行业,小到气球充气、“变声”搞怪,大到医疗科研、航天军工等。我国的氦气主要应用于磁共振成像(30%)、气举(17%)、分析试验应用(14%)和焊接(9%)等。
【回答】
2、 天然气分离法是目前唯一工业化获取氦气途径【回答】
3、 氦气资源分布不均,美国是第一大氦资源国家【回答】
目前,已知渭河、四川、塔里木、柴达木、松辽、渤海湾、苏北、海拉尔等8个盆地发现有含氦天然气。其中,四川盆地威远气田是我国首个实现氦气商业化利用的气田,也是目前我国惟一进行工业开采的氦气田,年产氦气5万立方米,产量远远无法满足自足。虽然我国拥有一定量的氦气资源,但是总体而言天然气中氦含量偏低,开发成本较高,氦气开发任重而道远。
【回答】

氦气没有大规模开发利用的两个原因化学

6. 氦气是怎么形成的

氦分子直接由氦原子构成,
氦气由很多氦原子汇聚而成的

氦原子由氢聚变形成,聚变是指由质量小的原子,发生原子核互相聚合作用,生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。
http://zhidao.baidu.com/link?url=Xp53FCCwWxoPenZOmQi4MQ3QdapnouKBQlim0Q4I8eKeSpIjoTlmq97BlmA0d8zr4K_94Gp6uyv5V29qURCj3_hGBPpJqmDkHJ8jrj_WOse
化学反应是无法产生氦气,只能分离液态空气。

7. 据说地球上的氦气再过二十年就会消耗殆尽,那么会对生物有影响吗?

会对生物造成一定的影响。因为所有生物包括我们人类生活在这个地球上依靠的都是地球各种资源,如果地球上的某一种资源消失,也就意味着在资源上便出现了缺口,导致地球上资源发生了不平衡,因此影响肯定是会有的,但是影响不大。

因为氦气在地球上只有23%。并且氦气是一种不可再生的资源,有一部分的氦气存在于大气层之中,其余的氦气全部都存留在地球的矿物质上面。目前我们的生活有很多都离不开氦气。
有些专家表示,氦气将在20~30年内在地球上消失,这一观点遭受到了很多人的质疑,因为有人表示,目前地球上每个国家所储存的氦气含量足以让我们使用几百年。其实我认为20~30年在地球上消失是不太可能的,因为如果在那么短的时间内氦气就消失了,那么各个国家现在应该抓紧研究或者是寻找可以替代氦气的一种气体。毕竟氦气在我们生活中也广泛应用,并且还在各种领域,包括我们研发飞船,太空领域用到的都非常多。

不过像氦气这种不可再生资源又是一种非常稀缺的资源,想要找到地替代它的气体是非常困难的。有的人也表示我们可以创造出像氦气那样的气体,这个想法虽然很简单,但是我认为是极其困难的,至少在目前为止,我们是不能够去创造出这样气体的。但是在未来像氦气这样不可再生资源,还会不会在大自然中出现,我们也不得而知,我们现在唯一能做的就是节省使用氦气将氦气资源用在必须要使用的领域内。

因此我们在面对不可再生资源的时候,应该去尽力节省与保护这种资源,而不是过度的去浪费。
以上是我自己的观点,欢迎大家在下方评论区发表自己的观点和看法。

据说地球上的氦气再过二十年就会消耗殆尽,那么会对生物有影响吗?

8. 氦气是一种无毒气体,为什么却能置人于死地?

 派对时用的气球都是用氦气填充的,可你知道么氦气是怎样提取的吗?如果我们没了氦气会怎样?是的,氧气刚出现时可是造成了物种大灭绝的,现在的包括人类的各个物种也只是能在氧气里坚持的更久而已,你看科幻小说电影里不用喘气的机器人能活起码几百几千年。


 而这些应用还不能用现在的高温超导来替代。因为要实现超导不单是要温度低,而且电场磁场都要低。所为小于临界电场,临界磁场,临界温度才能超导。那些高温超导体比起金属,在临界磁场一项上就呵呵了。所以在金属超导,及超低温(<1K)领域,液氦不可替代。
 另外He的液化点是4.2K,通过降压减温(回忆下热力学里面的焦汤(J-T)过程)过程达到2k,继续用泵抽可以达到1.8K。这样的低温是其他气体达不到的。


 这么贵的氦气直接排到大气,真的好浪费,好烧钱,之前在没有自己小循环的设备上做东西,一天单个设备就50升直接没了(准确的说是被回收了),即使是买自己的机构的氦气那也是一天2500块。 人在说话时需要呼气,控制声带(vocal cords)的肌肉会收缩使声带闭合,同时肺将空气向上压缩,压力足够大时会将声带冲开,然后肺中压力下降,声带再次闭合,之后压力再次上升,如此往复。


现在的超导研究,或者超导加速器,超导磁铁如CERN,JLAB,BNL,DESY等都是用液氦降温的,我们BNL的氦气罐可以说一望无际。