地球上氮气占78%,为什么人类却只能吸收氧气而生存? 地球上氮气占78%,为什么地球上的大多数生物却选择了氧气来进...

www.zhiqu.org     时间: 2024-06-15

地球大气由78%的氮、21%的氧和一些其他气体组成。地球上的大多数生命活动都离不开氧的作用,合适的氧比也是地球上生命蓬勃发展的原因之一。

当人深呼吸时,会吸入大量空气,吸入的氧气与肺中的红细胞汇合进入内循环,内循环可以参与人体的各种生理活动,而呼气时则是氮气、二氧化碳等。会被释放。

氮气是一种惰性气体,不参与体内的生理活动,并能起到按比例稀释氧气浓度的作用。然而,当氧气进入体内时,它将参与代谢过程,并与酶一起氧化摄入的营养物质,从而释放能量为我们提供能量。

氧气也直接参与人体微循环代谢。当人体缺氧时,相应的器官会迅速受损,导致昏厥甚至死亡。

地球上的氧气也随着蓝藻的爆发而增加。它们的光合作用增加了地球上的氧气浓度。曾经,地球上的氧浓度相对较高。在古代,恐龙和其他巨型动物出现了。然而,高浓度的氧气也会对生物体造成氧化损伤,加速老化。

氮气在日常生活中很少被提及,因为它的化学性质不活跃,而且它与人们的日常生活没有氧气、二氧化碳等那么密切相关。我们平时吃的膨化食品富含氮,也是因为它的化学性质不活跃,而且空气含量更高吸入的氮气较少呼出,因为呼出的气体含有比空气多得多的水蒸气,但是呼出气体的体积大于吸入气体的体积,因此尽管氮气总量不变,氮气的体积分数最终随着气体总量的增加而降低。

氮气在正常情况下是无色无味的气体,其密度一般低于空气。氮占总大气的78.08%体积分数,是空气的主要成分。在正常大气压下,当冷却到-195.8℃时,它变成无色液体,当冷却到-209.8℃时,液氮变成雪状固体。氮在化学性质上是惰性的,在常温下很难与其他物质反应,所以它经常被用来做防腐剂。然而,在高温和高能条件下,它会与某些物质发生化学变化,从而产生对人类有用的新物质。

因此,地球上适宜的21%氧含量是人类生存的重要因素。



氧气的化学性质比氮气活泼很多,生物利用氧气作为呼吸气体时效率更高,也更容易实现。

  在地球大气中,氮气的体积含量为78%,氧气为21%,其他气体只占1%,地球上的生物基本都选择了氧气作为呼吸气体,而不是氮气,比如植物在白天可以进行光合作用,同时植物会消耗氧气进行呼吸作用,只有少数的厌氧菌不需要氧气生存。

  其中的原因,与氧气和氮气的化学性质有关,我们先来看两者的基本性质:

  

  氧气(O2):无色无味,熔点-218.4℃,沸点-182℃,微溶于水,化学性质活泼,能与绝大部分元素发生氧化反应,几乎能与所有的有机化合物反应。

  氮气(N2):无色无味,熔点-210℃,沸点-195.8℃,难溶于水,化学性质非常稳定,常温常压下只能与极少数活泼物质反应,比如与活泼金属锂生成氮化锂(Li3N)。

  氮气分子拥有三个化学键,并且键能很大,而氧气分子只有两个化学键,键能相对小,所以氮气分子比氧气分子稳定很多。

  

  生物的呼吸作用,本质上就是利用了气体的化学反应,如果使用氮气作为呼吸气体,那么对储能物质的要求非常高;相反使用氧气作为呼吸气体时,能够利用的储能物质更多,也更容易实现呼吸作用,这样能大大提高生物体的化学能量利用率。

  

  如果从地球生物进化历程来看,地球生物起源于海洋,氧气在水中的溶解度更高,氮气在水中的溶解度非常差,即便还有二氧化碳、氨气等可供生物选择,但是氧气在各方面的化学性质是最容易利用的,所以人类祖先还在海洋中时,就把氧气作为了呼吸气体。



氮气在地球上百分比占的多的原因是因为它稳定,而人类只能吸收氧气是因为我们呼吸需要氧气,从而提供我们生命活动所需的能量。我们的生活离不开氧气,如果没有了氧气,人类很难生存下去。

太阳系一共有八颗行星,其中四颗是岩质行星,剩下的是气态巨行星。地球虽然是岩质行星,但是与其他岩质行星不同的是,地球上含有最厚的大气层,而且气体的种类也比较丰富。地球上的空气中,有78%是氮气,20.95%是氧气,剩下的是二氧化碳等其他气体。而氧气,就是我们人类赖以生存的根本,也是别的星球没有人类生存的原因。

地球上的生命都是需要氧气的,无论是植物还是动物,没有氧气根本生存不下去。但是氮气确实比例最多的气体,这看似有悖于自然,其实不然。在化学性质上,氮气是十分稳定的。氮气由两个氮原子组成,每个氮原子带五个电子,一旦两个氮原子组成一个氮分子,就可以组成十分牢固的共价三键。

化学上,共价键很稳定,所以氮气才如此的稳定。稳定的性质使得氮气不会轻易和其他的物质发生化学反应,所以氮气不容易被吸收,和氮气比起来,氧气分子更加活泼。氧气可以很容易的与人体中的物质,所以容易被人体吸收,提供生命活动所需的能量。尽管它并不是地球上含量最多的气体,但它是生物生存不可或缺的气体之一。



与氧相比,氮的化学性质非常稳定,因为构成氮分子的两个氮原子形成了非常稳定的共价三键。由于氮-氮三键的存在,氮原子的3P轨道被完全填充,因此该共价键具有很高的键能,使氮分子成为最稳定的双原子分子。因此,很难打破氮氮三键,参与化学反应。相反,氧分子中的两个氧原子形成双键。键能低,易中断和参与化学反应。因此,氧比氮更活跃。 

从理论上讲,大气中的氧气只参与人体的新陈代谢,但二氧化碳和一氧化碳喜欢参与其中的乐趣,特别是一氧化碳,它比红细胞具有更强的结合红细胞的能力。因此,在高浓度一氧化碳条件下工作对人体非常危险,如把煤炉带到室内进行燃烧和取暖,以及室内燃气热水器的排气等都是极不必要的!血红蛋白能与氧结合,但不能与氮结合。血红蛋白将氧气输送到身体的所有细胞。细胞的呼吸代谢产生能量和额外的电子。当氧气最终接收到氢和电子时,它就会变成水。氮不能代替氧和氢结合生成气体的物质。 

为了生存,人类必须消耗能量进行新陈代谢,这需要化学反应。由于氧具有相对的活性,容易参与化学反应,反应后能释放能量,因此人体呼吸的氧气被用于体内的化学反应。氮太稳定,它们参与的反应往往会吸收能量,所以人类不使用氮。然而,地球上有一些生物不依赖氧气。固氮细菌可以使用氮。

事实上,在早期,地球上所有的生物都是微生物,而且都是厌氧的。那时,地球上几乎没有氧气。大约26亿年前,地球上出现了大量蓝藻。它们通过光合作用产生大量的氧气,这导致了当时厌氧微生物的大规模灭绝,因为氧气是它们的有毒气体,这是一种主要的氧化事件。在那之后,地球上的大多数生命都依赖于氧气。



我们想要在地球上生存下去的话,这就一定要消耗能量来进行新陈代谢,这个过程是会发生化学反应的。因为氧气是很活泼的,很容易参与化学反应,而且反应以后可以释放出能量,因此人类呼吸氧气,是用于身体的化学反应。而氮气太稳定了,而且它们参与的反应通常是会吸收能量,因此不会利用氮气。

另外有一个要提醒一下的是,理论上大气中只有氧气参与了人体内的新陈代谢工作,但二氧化碳和一氧化碳等一样喜欢凑热闹,特别是一氧化碳,它与红血球的结合能力比氧气要强,因此人体在一氧化碳浓度过高的条件下工作是十分危险的。

血红蛋白是可以和氧气结合到一起,但它不可和氮气相结合。血红蛋白是运送氧气到身体的每个细胞的。细胞里面的呼吸代谢产生能量与多余的电子,而氧气在最后是接受了氢与电子后就会变成水。由于氮气的化学性质不活泼,常温下基本是不会与别的物质发生反应。氧气就不一样,除了一些稀有气体与金属之外,大部分的元素都是可以与氧气反应的。因此说我们选择氧气生存而不是氮气,或别的气体,这是生命的进化,也是自然选择的结果,不是随机发生的巧合。

生物是不用氮气的,但这并不代表氮气没什么作用。氮元素是形成氨基酸基本元素的其中一个,它存在于所有形成蛋白质的氨基酸里面。蛋白质是所有生命的物质基础,也是我们身体里细胞的关键组成部分。我们身体的全部活动都有蛋白质的参与。可以说,没有蛋白质的话,生命就不会出现,没有氮元素的话,就没有蛋白质从这就能看出,氮对我们的重要性有多大。



地球上氮气占78%,为什么人类却只能吸收到氧气而生存?~

氮气在地球上百分比占的多的原因是因为它稳定,而人类只能吸收氧气是因为我们呼吸需要氧气,从而提供我们生命活动所需的能量。我们的生活离不开氧气,如果没有了氧气,人类很难生存下去。

太阳系一共有八颗行星,其中四颗是岩质行星,剩下的是气态巨行星。地球虽然是岩质行星,但是与其他岩质行星不同的是,地球上含有最厚的大气层,而且气体的种类也比较丰富。地球上的空气中,有78%是氮气,20.95%是氧气,剩下的是二氧化碳等其他气体。而氧气,就是我们人类赖以生存的根本,也是别的星球没有人类生存的原因。

地球上的生命都是需要氧气的,无论是植物还是动物,没有氧气根本生存不下去。但是氮气确实比例最多的气体,这看似有悖于自然,其实不然。在化学性质上,氮气是十分稳定的。氮气由两个氮原子组成,每个氮原子带五个电子,一旦两个氮原子组成一个氮分子,就可以组成十分牢固的共价三键。

化学上,共价键很稳定,所以氮气才如此的稳定。稳定的性质使得氮气不会轻易和其他的物质发生化学反应,所以氮气不容易被吸收,和氮气比起来,氧气分子更加活泼。氧气可以很容易的与人体中的物质,所以容易被人体吸收,提供生命活动所需的能量。尽管它并不是地球上含量最多的气体,但它是生物生存不可或缺的气体之一。

相比之下,氧气分子中的两个氧原子形成的是双键,键能较低,容易被打断而参与化学反应,所以氧气要比氮气更为活泼。


#袁褚叶# 为什么在地球46亿年中,氮气始终含量最高? -
(18837151154): 因为氮气是惰性气体,而且地球上的生物几乎用不到氮气,氮气没有损耗,所以氮气始终含量最高.

#袁褚叶# 地球上的氮气从何而来? -
(18837151154): 地球上生命的生存需要氮,但是在生命形成的早期,氮是如何被生物体吸收利用以及它从何而来却依然是一个谜.科学家们最新的研究显示,火山喷发产生的氮气是那个时候生命所需氮气的主要来源. 尽管我们呼吸的空气中绝大多数成分就是...

#袁褚叶# 空气中N2的含量达到了78%,人不会缺氧,但为什么二氧化碳只要4%人就会缺氧?还说二氧化碳无毒? -
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#袁褚叶# 为什么人活着需要空气? -
(18837151154): 那当然不能够活啦.没有空气我们就不能呼吸啦.那还能活啊.你只要一会儿不呼吸也不行啊.我们为什么要呼吸就又那些医生,科学家来答你啦.人的结构就是要呼吸空气啊.人都是要有依靠才能生存啊.因为人是群居的动物啊.

#袁褚叶# 为什么人需要空气 -
(18837151154): 因为人的脑细胞和全身的细胞都要空气.尤其是脑细胞,缺氧40秒便开始死亡,缺氧超过4分钟时,很可能会进入脑死(就是所谓植物人)状态.所以人需要空气.谢谢,请采纳我吧~~

#袁褚叶# 人呼吸只会吸取氧气吗? -
(18837151154): 呼吸的时候,氮气是吸入的,氮气不能吸收是因为人血不具备携带氮气的能力,氮气不能作为呼吸的气体,是因为其惰性,不能提供地球生物需要的氧化剂.不能呼吸氟气或者氯气,是因为氧化性太强,只有氧气是合适的.或许其他星球有呼吸氮气,氟气,氯气的生物?一切皆有可能哦. 氮气不能吸收,但是还是可以溶解一点点在血液中的,常压下没问题.但是潜水员在深海作业就不行了,上浮的时候,压力变小,溶于血的氮气会变成气泡,跟可口可乐似的,会死人的.所以,潜水员呼吸的氧气里面掺的是氦气.

#袁褚叶# 为什么大气中氮气比氧气浓度大 -
(18837151154): 虽然地球氧元素含量第一,但氧化学性质活泼,容易与其他元素结合,结合后就不是氧气了.氮气化学性质不活泼,一般条件下不与其他元素反应,而且氮气化学键稳定.所以大气中氮气比氧气浓度大.

#袁褚叶# 人缺少了氮气能否生存?
(18837151154): N2是地球上N元素循环中不可或缺的重要的一环,缺了这一环,不仅N元素的循环将受到影响,而且也会影响其他元素的循环和演化,并且制约地球的完整的生命系统.别的不谈,就人类的呼吸系统,甚至是人的完整的生命系统就是在地球的空气的这种组成环境下演变而成的,人已完全适应了这一属于它的空气环境,若有改动,必将影响人的呼吸运动,从而改变人的生命活动,所以,空气一但,丧失了N2,也许损害的不仅是人的呼吸,而是地球的整个生命系统.

#袁褚叶# 为什么空气中氮气多,氧气少?
(18837151154): 大气中是没有氢气的,氢气只能从别的物质里分解处理,比如从水里用电解法分离出来

#袁褚叶# 为什么会有大气层? -
(18837151154): 一般认为:最初,当地球刚由星际物质凝聚成疏松的一团时,大气不单已经铺在地球表面,而且还渗在地球里面.那时候,空气中最多的是氢,约占气体成分的90%.此外还有不少水汽、甲烷、氨、氦以及一些惰性气体,但是几乎找不到氮、氧...