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氦氣（Helium）和氮氣（Nitrogen）是兩種非常常見但又性質(zhì)迥異的氣體。它們的區(qū)別可以從多個維度進行詳細對比。
特性 | 氦氣 (He) | 氮氣 (N?) |
化學類別 | 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） |
化學性質(zhì) | 極不活潑，幾乎不與其他物質(zhì)反應 | 相對穩(wěn)定，但在高溫等條件下可參與反應 |
安全性 | 無毒，但高濃度會導致缺氧窒息 | 無毒，但高濃度會導致缺氧窒息 |
主要來源 | 天然氣井放射性衰變 | 大氣（占空氣78%），分餾液態(tài)空氣 |
常見用途 | 氣球飛艇、深海潛水、保護氣、冷卻超導磁體 | 食品保鮮、惰性保護氣、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。因此它會上升，能用來給氣球充氣。
氮氣 (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)： 由兩個氮原子通過強大的三鍵結(jié)合成雙原子分子（N?），這個結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定。
密度： 密度與空氣接近，但略輕于空氣。純氮氣在空氣中會緩慢擴散，不會像氦氣那樣快速上升。
二、化學活性（較為關鍵的區(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)生化學反應。你不會看到“氦化合物”這種東西。
氮氣： 相對穩(wěn)定，但并非絕對惰性。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。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反應，生成氨、氮氧化物等。它是生命體（蛋白質(zhì)、DNA）的關鍵組成部分。
三、生理效應
共同點： 兩者都是無毒的。然而，它們都是簡單的窒息性氣體。如果環(huán)境中濃度過高，會稀釋氧氣，導致缺氧窒息。
不同點：
氦氣： 吸入氦氣后，因為密度低，聲帶振動頻率會變高，導致聲音變尖變細（“唐老鴨聲音”）。注意： 大量吸入純氦氣非常危險，會導致瞬間缺氧昏迷，有生命危險。
氮氣： 在深海潛水中，呼吸普通空氣（氮氧混合）在高壓下會導致“氮麻醉”（類似酒醉），因此深潛時會使用氦氧混合氣（Heliox）來替代氮氣，避免這種效應。高壓下的氮氣溶解在血液中，如果上浮過快還會導致“減壓病”（ bends）。
四、來源與制備
氦氣： 在地球上相對稀有。它主要來源于地下天然氣礦藏中的放射性元素（如鈾、釷）的α衰變。通過分離和提純天然氣來獲取。
氮氣： 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)上通過分餾液態(tài)空氣（利用氮和氧的沸點不同進行分離）來大規(guī)模生產(chǎn)，非常經(jīng)濟。
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。
保護氣： 在半導體制造、電弧焊等過程中，提供絕對惰性的環(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） 的超導磁體。
檢漏： 利用其分子小、穿透性強的特點來檢測管道或容器的微小泄漏。
氮氣的用途：
食品保鮮： 在包裝袋中充入氮氣，驅(qū)逐氧氣，延緩食物氧化變質(zhì)。
惰性保護氣： 在電子、冶金、化工等行業(yè)，用于保護易燃易氧化的物質(zhì)。雖然不如氦氣惰性，但對于大多數(shù)應用來說足夠穩(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）。
如果你需要一個輕飄飄且絕對不反應的氣體，就選氦氣（如氣球、深海潛水、MRI）。
如果你需要一個來源廣泛、成本低廉的穩(wěn)定氣體來驅(qū)逐氧氣或提供保護，就選氮氣（如食品保鮮、一般工業(yè)保護氣）。液氮則是較為常用的低溫源。
