人类呼吸的氧气来自植物,和水中的蓝藻、绿藻等。它们吸收我们呼出的二氧化碳,在阳光下通过光合作用制造出氧气。
氧气的概念
氧气是一种单质氧化剂,分子式为O2,在空气中约占21%(体积分数),标准状况下为无色、无味气体,密度略大于空气,微溶于水。在101kPa下,当温度为-183℃时,氧气液化凝聚为液氧,呈淡蓝色液体,当温度为-218℃时,氧气则变成淡蓝色的雪花状固体。
氧气是从何而来
球上的氧气主要来自两个方面:
第一,源自于植物的光合作用。就是植物的绿叶在阳光照射下,利用叶绿素,将空气中吸收来的二氧化碳和从根部运来的水转化为淀粉、葡萄糖等有机物,并且释放氧气。每年全世界的绿色植物会从空气中吸收大量二氧化碳,并产生相应体积的氧气。
第二,源自于非生物参与的水的光解,也就是水被光分解出氧气,这是消耗能量的反应。
在无生命迹象的地球早期,存在少量氧气,即稳定的基态氧分子。但显然这些氧气不是通过光合作用而来,那么,它来自何方呢?
有关研究表明,在地球早期的大气环境中,存在着较多的二氧化碳和低能量电子,这些二氧化碳分子可以捕获低能电子,而后可能发生两种解离反应,产生碳原子负离子和自由氧原子或氧分子,而在特定的能量范围内,两种解离反应可能产生氧分子,而且,作为反应产物的自由氧原子也可能结合为氧分子。
此外,地球早期的氧气诞生还与产甲烷菌和蓝细菌有关。产甲烷菌是厌氧微生物,以金属镍为食物来源,能制造大量的甲烷;蓝细菌又叫蓝藻或蓝绿藻,是最早的太阳能“收割机”,借助太阳能,它能利用二氧化碳和水生成氧气和有机物,这一过程也就是人们熟知的光合作用。
氧气的分布情况
氧气在空气的体积分数约为21%,质量分数约为23%。大气中氧气的分布与海拔高度有关,海拔高度越高,氧气越稀薄,因样,水中氧气的分布也并不均匀,呈现下层少,上层多的状况。此外,由于绿色植物可通过光合作用将二氧化碳和水转变为有机物质和氧气,因此,在森林等绿色植物较多的地方空气中的氧气含量更高。
氧气对人类的重要性
氧气在气体大家庭中是一个积极活跃分子,喜欢和其他物质结合,比如说铁、碳、硫,必须使用特殊的手段才能阻断它发生反应。氧气对人体很重要,人体内的细胞想要正常发挥作用,就离不开氧气参与,只有持续不断地吸入氧气,保证氧气充足,细胞才能代谢,最后转化成能量提供给机体。
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