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氦氣（Helium）和氮?dú)猓∟itrogen）是兩種非常常見(jiàn)但又性質(zhì)迥異的氣體。它們的區(qū)別可以從多個(gè)維度進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比。
特性 | 氦氣 (He) | 氮?dú)?(N?) |
化學(xué)類別 | 惰性氣體（稀有氣體） | 非金屬單質(zhì)（雙原子分子） |
原子/分子結(jié)構(gòu) | 單原子分子 | 雙原子分子 |
密度 | 非常低（比空氣輕得多） | 略輕于空氣（與空氣接近） |
化學(xué)性質(zhì) | 極不活潑，幾乎不與其他物質(zhì)反應(yīng) | 相對(duì)穩(wěn)定，但在高溫等條件下可參與反應(yīng) |
安全性 | 無(wú)毒，但高濃度會(huì)導(dǎo)致缺氧窒息 | 無(wú)毒，但高濃度會(huì)導(dǎo)致缺氧窒息 |
主要來(lái)源 | 天然氣井放射性衰變 | 大氣（占空氣78%），分餾液態(tài)空氣 |
常見(jiàn)用途 | 氣球飛艇、深海潛水、保護(hù)氣、冷卻超導(dǎo)磁體 | 食品保鮮、惰性保護(hù)氣、化工原料、液氮低溫冷卻 |
一、兩者的基本性質(zhì)
氦氣 (He)：
元素類型： 它是一種惰性氣體（或稱稀有氣體），在元素周期表中排第2位。
分子結(jié)構(gòu)： 它的原子非常穩(wěn)定，以單原子分子（He）的形式存在。
密度： 密度極低，僅次于氫氣，是第二輕的氣體。因此它會(huì)上升，能用來(lái)給氣球充氣。
氮?dú)?(N?)：
元素類型： 它是一種非金屬元素，在元素周期表中排第7位。
分子結(jié)構(gòu)： 由兩個(gè)氮原子通過(guò)強(qiáng)大的三鍵結(jié)合成雙原子分子（N?），這個(gè)結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定。
密度： 密度與空氣接近，但略輕于空氣。純氮?dú)庠诳諝庵袝?huì)緩慢擴(kuò)散，不會(huì)像氦氣那樣快速上升。
二、化學(xué)活性（較為關(guān)鍵的區(qū)別）
這是兩者核心的區(qū)別，決定了它們的大部分用途。
氦氣： 極度惰性。它的外層電子層已經(jīng)是滿的，因此它幾乎不與任何其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。你不會(huì)看到“氦化合物”這種東西。
氮?dú)猓?相對(duì)穩(wěn)定，但并非絕對(duì)惰性。氮分子（N?）的三鍵需要很高的能量才能打破，所以在常溫下它表現(xiàn)得很“懶”，不輕易反應(yīng)。但在高溫、高壓或催化劑存在的條件下（如閃電、合成氨工業(yè)），它可以參與許多化學(xué)反應(yīng)，生成氨、氮氧化物等。它是生命體（蛋白質(zhì)、DNA）的關(guān)鍵組成部分。
三、生理效應(yīng)
共同點(diǎn)： 兩者都是無(wú)毒的。然而，它們都是簡(jiǎn)單的窒息性氣體。如果環(huán)境中濃度過(guò)高，會(huì)稀釋氧氣，導(dǎo)致缺氧窒息。
不同點(diǎn)：
氦氣： 吸入氦氣后，因?yàn)槊芏鹊?，聲帶振?dòng)頻率會(huì)變高，導(dǎo)致聲音變尖變細(xì)（“唐老鴨聲音”）。注意： 大量吸入純氦氣非常危險(xiǎn)，會(huì)導(dǎo)致瞬間缺氧昏迷，有生命危險(xiǎn)。
氮?dú)猓?在深海潛水中，呼吸普通空氣（氮氧混合）在高壓下會(huì)導(dǎo)致“氮麻醉”（類似酒醉），因此深潛時(shí)會(huì)使用氦氧混合氣（Heliox）來(lái)替代氮?dú)?，避免這種效應(yīng)。高壓下的氮?dú)馊芙庠谘褐?，如果上浮過(guò)快還會(huì)導(dǎo)致“減壓病”（ bends）。
四、來(lái)源與制備
氦氣： 在地球上相對(duì)稀有。它主要來(lái)源于地下天然氣礦藏中的放射性元素（如鈾、釷）的α衰變。通過(guò)分離和提純天然氣來(lái)獲取。
氮?dú)猓?是地球大氣中含量較為豐富的氣體，約占空氣體積的78%。工業(yè)上通過(guò)分餾液態(tài)空氣（利用氮和氧的沸點(diǎn)不同進(jìn)行分離）來(lái)大規(guī)模生產(chǎn)，非常經(jīng)濟(jì)。
五、用途
基于以上性質(zhì)，它們的用途截然不同：
氦氣的用途：
充氣球和飛艇： 利用其密度小且不可燃的特性（比氫氣安全）。
深海潛水： 用作呼吸氣體（氦氧混合氣），防止氮麻醉。
保護(hù)氣： 在半導(dǎo)體制造、電弧焊等過(guò)程中，提供絕對(duì)惰性的環(huán)境。
低溫冷卻： 液氦（-268.9°C）是溫度最低的液體，用于冷卻醫(yī)院MRI（核磁共振成像） 的超導(dǎo)磁體。
檢漏： 利用其分子小、穿透性強(qiáng)的特點(diǎn)來(lái)檢測(cè)管道或容器的微小泄漏。
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食品保鮮： 在包裝袋中充入氮?dú)?，?qū)逐氧氣，延緩食物氧化變質(zhì)。
惰性保護(hù)氣： 在電子、冶金、化工等行業(yè)，用于保護(hù)易燃易氧化的物質(zhì)。雖然不如氦氣惰性，但對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)足夠穩(wěn)定且成本低得多。
化工原料： 用于生產(chǎn)化肥、硝酸、炸藥等。
低溫冷卻： 液氮（-196°C）常用于低溫冷凍保存（精子、卵子、細(xì)胞）、快速冷凍食品、以及醫(yī)療上的冷凍治療（祛除痦子、疣等）。
如果你需要一個(gè)輕飄飄且絕對(duì)不反應(yīng)的氣體，就選氦氣（如氣球、深海潛水、MRI）。
如果你需要一個(gè)來(lái)源廣泛、成本低廉的穩(wěn)定氣體來(lái)驅(qū)逐氧氣或提供保護(hù)，就選氮?dú)猓ㄈ缡称繁ｕr、一般工業(yè)保護(hù)氣）。液氮?jiǎng)t是較為常用的低溫源。
