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氧气是如何产生的

氧气是如何产生的

2023-11-04 08:29:46 248浏览

氧是构成生命的重要元素之一,它是以气体形式存在于自然界中的合成物。氧气是地球上大多数生命进行各种活动所必需的物质之一。在空气中氧气占21%,我们和其他生物呼吸空气中的氧,释放出二氧化碳,即体内废气。一个健康的成人每天大约需吸入500升的氧气,呼出约400升的二氧化碳;除人类外大部分其他生物同样也吸收氧而释放二氧化碳。

氧气是如何产生的

地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。

为什么氧气对人体那么重要

氧气对生命有多么的重要,人人都知。氧气利用呼吸进入肺部,跟血红蛋白相结合,然后运输到身体各个组织,受到酶的催化作用,跟葡萄糖发生化学反应,释放二氧化碳、能量以及水,为身体提供能量,维持最基本的新陈代谢。若长时间缺氧没有及时处理,会给身体带来意想不到的伤害。

组织细胞缺氧时可降低免疫力,反复发生小毛病。血液中氧气不足时可出现消化系统症状,如便秘、食欲降低以及胃胀胃痛。发生轻度缺氧时,势必会加快呼吸速度,严重时可出现呼吸困难以及胸闷胸痛。对缺氧最为敏感的莫过于中枢神经系统,缺氧可引起头晕头痛以及做事情丢三落四。

氧气的物化性质

1、物理性质

无色无味气体,熔点-218.8℃,沸点-183.1℃,相对密度1.14(-183℃,水=1),相对蒸气密度1.43(空气=1),饱和蒸气压506.62kPa(-164℃),临界温度-118.95℃,临界压力5.08MPa,辛醇/水分配系数:0.65。大气中体积分数:20.95%(约21%)。

同素异形体:臭氧(O3),四聚氧(O4),红氧(O8)。

2、化学性质

氧气的化学性质比较活泼。除了稀有气体、活性小的金属元素如金、铂、银之外,大部分的元素都能与氧气反应,这些反应称为氧化反应,而经过反应产生的化合物(有两种元素构成,且一种元素为氧元素)称为氧化物。一般而言,非金属氧化物的水溶液呈酸性,而碱金属或碱土金属氧化物则为碱性。

此外,几乎所有的有机化合物,可在氧中剧烈燃生成二氧化碳与水。化学上曾将物质与氧气发生的化学反应定义为氧化反应,氧化还原反应指发生电子转移或偏移的反应。氧气具有助燃性,氧化性。