關於氧氣,你知道多少?

每天呼吸的空氣中,氧氣佔了約21%,這個無色無味的氣體對我們的生命至關重要。你可能不知道,氧氣在常溫下其實是一種活潑的氣體,容易與其他物質發生反應,這也是為什麼鐵會生鏽、食物會腐敗的原因之一。我們的身體細胞需要氧氣來進行代謝,產生能量維持生命,可以說沒有氧氣就沒有生命。

氧氣的各種用途

氧氣不僅是人類生存必需品,在醫療和工業上也有廣泛應用:

用途類別 具體應用 濃度要求
醫療用途 氧氣治療、急救 40-100%
工業用途 焊接、切割金屬 95%以上
潛水用途 水肺潛水氣瓶 21-40%
太空用途 太空艙生命維持 21%左右

特別是在醫療方面,氧氣治療對慢性阻塞性肺病(COPD)、肺炎等患者來說是救命稻草。不過要注意的是,過高濃度的氧氣反而會造成氧中毒,可能導致肺部損傷甚至中樞神經系統問題,所以使用時要特別小心。

說到氧氣的來源,除了我們熟知的大氣層外,植物光合作用也是重要的一環。一棵大樹每天可以產生約100公升的氧氣,這也是為什麼都市綠化如此重要。現在有些家庭會購買氧氣製造機,特別是有呼吸系統問題的長輩,可以隨時補充高濃度氧氣,改善生活品質。

你可能聽過「氧氣」在日本被稱為「酸素」,這個名稱源自早期化學家認為氧是酸的必要成分。雖然後來發現這個理論不完全正確,但這個稱呼在日本一直沿用至今。在台灣,我們習慣稱之為氧氣,這個名稱更直觀地表現了它對生命的重要性。

現代人因為空氣污染、密閉空間等因素,常常處於缺氧狀態,容易感到疲倦、頭痛。這時候可以到戶外走走,或是種些室內植物改善空氣品質。有些瑜伽教室會提供氧氣吧,讓學員在運動後補充高濃度氧氣,據說能加速恢復體力,不過效果因人而異。

氧氣

什麼是氧氣?原來我們每天都在呼吸的它這麼重要

每天睜開眼睛第一件事就是呼吸,但你有沒有想過吸進去的氧氣到底是什麼?其實氧氣就像我們身體的隱形燃料,沒有它連三分鐘都撐不過去。它不只是空氣中的一種成分,更是維持生命的關鍵元素,從細胞代謝到器官運作都靠它幫忙。講到這裡突然覺得,這個看不見摸不著的東西還真是神奇啊!

你知道嗎?我們呼吸時吸入的空氣中,氧氣只佔了大概21%左右,剩下的主要是氮氣。但就是這21%的氧氣,讓我們的血液能夠把養分送到全身各個角落。而且不同環境下的氧氣濃度還會變化,像在高山上空氣比較稀薄,所以才會容易喘不過氣來。

環境 氧氣濃度 人體感受
海平面 21% 正常呼吸
海拔3000公尺 15% 容易疲勞、呼吸急促
海拔5000公尺 11% 可能出現高山症症狀

說到氧氣的用途,可不只是讓我們活著這麼簡單。醫院裡的氧氣筒是用來急救的,潛水員背的氣瓶裡裝的是特殊比例的氧氣,連工廠生產很多東西都需要用到它。更厲害的是,現在還有一種叫做高壓氧治療的方法,可以幫助傷口癒合,甚至改善某些疾病。不過要提醒大家,雖然氧氣很重要,但純氧吸太多也是會中毒的,這就跟喝水喝太多會水中毒一樣道理。

平常我們可能不會特別注意呼吸這件事情,畢竟它就像心跳一樣自然發生。但下次當你深呼吸的時候,不妨想想看,這個簡單的動作背後可是有這麼多學問在裡面。從植物光合作用產生氧氣,到我們吸入後在體內發生的一連串化學反應,真的是一場很精采的生命之旅呢!

為什麼人體需要氧氣?3分鐘看懂呼吸作用原理

大家每天呼吸這麼自然,但你有想過「為什麼人體需要氧氣?」嗎?其實這跟我們身體裡的「呼吸作用」超級有關啦!就像車子要加油才能跑,我們的身體也需要氧氣來製造能量,不然整個人就會像沒電的手機一樣當機啦~

呼吸作用簡單來說就是細胞把養分轉換成能量的過程,而氧氣在這裡扮演關鍵角色。當我們吸進氧氣後,它會透過血液送到全身細胞,在細胞內的「粒線體」(就像身體的發電廠)裡,跟葡萄糖發生一連串化學反應,最後產生能量(ATP)、二氧化碳和水。這個過程可以分成三個階段:

階段 名稱 發生位置 需要氧氣嗎?
1 糖解作用 細胞質 不需要
2 克氏循環 粒線體 需要
3 電子傳遞鏈 粒線體 需要

最神奇的是,如果沒有氧氣參與,細胞只能靠第一階段的糖解作用產生少量能量(1個葡萄糖分子產生2個ATP),但有氧氣幫忙的話,完整跑完三個階段可以產生高達36-38個ATP!這就是為什麼運動時會喘大氣,因為肌肉需要更多氧氣來製造能量啊~

平常我們可能覺得呼吸就是吸氣吐氣這麼簡單,但其實身體裡正在上演超精彩的化學秀呢!下次跑步喘到不行的時候,就可以想像全身細胞正在開派對狂歡,而氧氣就是最重要的派對嘉賓啦!順帶一提,這就是為什麼高山症會那麼不舒服,因為空氣中的氧氣變少,身體的能量工廠就沒辦法正常運轉了。

氧氣

氧氣是怎麼被發現的?這段科學史超有趣!你知道嗎?現在我們覺得理所當然的氧氣,在18世紀可是讓科學家們爭破頭的「神秘氣體」呢!當時大家都在研究燃燒現象,卻沒人真正搞懂是什麼讓東西燒起來的,直到幾位科學家接力解開這個謎題。

最早在1772年,瑞典化學家舍勒(Carl Wilhelm Scheele)就發現了這種能助燃的氣體,他稱它為「火空氣」。但因為出版速度太慢,結果被英國的普利斯特里(Joseph Priestley)搶先發表。普利斯特里在1774年用凸透鏡加熱氧化汞,收集到一種讓蠟燭燒得更旺的氣體,他還親自吸了幾口,發現呼吸起來特別舒服!

科學家 發現時間 實驗方法 命名
舍勒 1772年 加熱硝酸鉀等化合物 火空氣
普利斯特里 1774年 加熱氧化汞 脫燃素空氣
拉瓦節 1775年 定量實驗 氧氣

最有意思的是法國化學家拉瓦節(Antoine Lavoisier),他不只重複實驗,還用精密的天平做定量分析,徹底推翻當時流行的「燃素說」。他發現這種氣體不僅助燃,還是生物呼吸必需的成分,在1775年正式命名為「氧氣」(Oxygen)。這過程充滿戲劇性,舍勒最先發現卻沒得到名分,普利斯特里堅持錯誤的燃素理論,最後是拉瓦節用實驗數據說話,讓氧氣真正被科學界接受。

當時的科學家們為了研究氧氣,可是什麼方法都用上了。普利斯特里甚至把老鼠關在密閉容器裡,觀察牠們在不同氣體中的存活時間。拉瓦節更瘋狂,他把自己關在帳篷裡測量呼出的二氧化碳,還讓助手在旁邊記錄數據。這些現在看來有點危險的實驗,在當時可是最先進的研究方法呢!

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