【伦语嘉音】氧气

 

 

 

众所周知,包围在地球外部的空气层称为大气。由大气所形成的围绕地球周围的混合气体称为大气圈,又称大气环境。大气圈是维持地球上一切生命赖以生存的物质基础。人类赖以生存的空气,吸进的是氧,呼出的是二氧化碳,与人类关系最为密切的是氧。

 

   

 

一、氧的历史

氧就是一种属于非金属化学元素的物质。氧元素以单个氧原子、双原子组成的氧分子、三原子组成的臭氧分子的状态存在于大气中,同时以各种化合物状态存在于水、各种矿物、岩石层和一切动物、植物体中。

    在宇宙中,氧和其他各种化学元素最初始是怎样产生的?换句话说,物质的起源是怎样的?这是探索宇宙奥秘最古老问题之一。

    宇宙形成之初,它的温度极高,并且密度也是非常大的。在那个时候,初始形成的物质只有轻元素,或许只有纯氧,或许还有相当数量的氦。

    从一个星体来说,星体内部的温度在初始形成的阶段是上升的,达到一个最高温度后开始下降。一个星体上的气和其他各种化学元素,就是在星体温度变化的过程中逐渐转化而来的。所以,研究天体演化史的科学家分析各个星体(或者陨石、化石)的化学组分,就可以推测和确定它的年龄。

 

 

 

    

 

     地球的寿命已有45亿年,在生物出现以前,地球经历了漫长的荒凉时期,只有岩石、水以及由甲烷、氨、硫化氢和水气组成的稀薄的气体层。科学家的证据证明,地球的大气里在距现在的36亿至19亿之间是没有氧气的。在太阳的照射下,经过一系列物理和化学作用,新的化合物和生命慢慢诞生。最初的氧气,是由水气受到光照,在轻光子的离解作用和水中绿色植物的光合作用下产生的。

    地球上的基础生命是在无氧环境下发生的。大约30亿年前,出现了最初的生物,包括细菌和蓝藻。6亿年前,出现了水生的无脊椎动物。当时,地球表面的氧气还很少,大气中也没有足够的臭氧层。所以,阳光中的紫外线直射大地,生物只能在几十米深的水中存在。到大约4.2亿年前,大气里面的氧气增加,又形成了臭氧层,屏蔽了几乎全部波长在290纳米以下的太阳紫外线辐射,生物才得以登上陆地。一直到大约3亿年前,大气里面的氧含量才差不多接近现代的大气含氧量水平。

 

      

 

  在早期的大气中,CO2量比现在多得多,游离的O2则几乎没有。生命是在那样的环境中产生的。所以,早期的生命都是靠无氧代谢获取能量的。现在的一些厌氧性微生物就还保持着那种生活方式。在生物进化过程中出现了叶绿素以后,绿色细胞能够进行光合作用,吸收大气中的CO2,利用日光能制造养料,同时把游离O2释放到大气中,大气中才开始有了游离O2并渐渐增多起来。从那以后,有一些生物才有可能进行需氧代谢,发展其需氧代谢的结构和性能。

 

 

    

     

    由厌氧生物变成好氧性生物。与无氧酵相比,氧化作用使细胞能更有效地利用养料,能够从同样的营养物质中得到更多的能量,细胞的生命活动自然更加旺盛。所以,现在的生物绝大部分都是好氧性的。氧已经成为绝大多数细胞生命活动所必不可缺的条件之一了。关于地球上的氧气为什么从无到有,由少到多的原因,美国科学家德斯·马雷斯等研究了原生岩石里面的碳,提出了一种不同于传统理论的新假说,他认为:有关地球的板块活动,陆地上的大量沉积物流入海洋,导致海底的有机物被封盖。于是,被埋没的有机碳把等量的光合作用产生的氧释放到海洋和大气中,使大气中的氧越聚越多。根据这种观点,当新的生物体出现时,它们的光合作用更为强大。

 

 

 

        

    人类发生于有氧的环境中,氧是人体最重要的组成材料之一,氧也是人体成长和生命运动的燃料。氧同人类的确是难解难分的关系。然而,人类取得对于氧的认识,曾经历了漫长的道路。

     燃烧的本质是氧化。人类取得了氧的知识,是从燃烧开始的。

     大约50万年前,北京人已经知道用火烧、煮食物。公元前80006000年,中国已经用火烧制陶器说明当时人类已经掌握了某些化学变化的规律,具备了处理某些化学变化的能力。

 

 

      

    公元前2000年,中国开始铸铜。大约从公元前1500年开始,贵族和皇帝希望得到长生不老的药物和更多的黄金,于是通过加热和燃烧某些物质以生成新物质的古代炼丹术和炼金术便应运而生。最早的化学知识,就是在炼丹炼金的实践中,逐步积累起来的。化学发展史上的炼丹时期,一直延续了3000年之久。

    根据目前的资料,我国古籍中最早记载氧气的书叫《平龙讣》,作者署名马和。成书年代大约在公元8世纪(唐朝)左右。欧洲人到18世纪后才知道空气和水里会有氧,比中国人晚了1000多年。

 

 

嘉医养  逆生长