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空气中氮气多,为什么人类却只能吸收到氧气而生存?

2022-10-25 10:21:47

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与氧气相比,氮气的化学性质非常稳定,因为组成氮气分子的两个氮原子形成了十分稳定的共价三键。由于氮氮三键的存在,使得氮原子的3p轨道被全部填满,所以这种共价键具有极高的键能,这使氮气分子成为稳定的双原子分子。因此,氮氮三键很难断裂而参与化学反应。


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。


人类想要生存,就必须消耗能量进行新陈代谢,这就需要发生化学反应。由于氧气比较活泼,很容易参与化学反应,并且反应后能够释放出能量,所以人类呼吸氧气用于体内的化学反应。而氮气太稳定了,并且它们参与的反应往往会吸收能量,所以人类不会利用氮气。


不过,地球上有少数生物并不依赖于氧气,固氮细菌可以利用氮气。事实上,早期地球生物都是微生物,并且它们都是厌氧的,那时地球上几乎没有氧气。


到了大约26亿年前,地球上出现了大量的蓝藻细菌,它们通过光合作用制造出了大量的氧气,导致当时的厌氧微生物大量灭绝,因为氧气对于它们而言是有毒气体,这就是大氧化事件。在此之后,地球上出现的生物大多依赖于氧气。


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