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把空氣中的氮氣都換成氫氣,人類還能正常呼吸嗎?

2022-06-21健康

氫氣和氮氣一樣透明、無臭無味。如果密度差異和可壓縮性差異忽略不計,理論上能騙過所有的感受器。

去過危險的如化工廠或者地下等危險的地方,就會被告知只要不是有味道的瓦斯,不依賴報警器根本察覺不到,一定要警惕有可能局部突然沒有氧氣導致昏厥、窒息死亡。

但氫氣和氮氣最本質的區別,氫氣是還原性瓦斯,而氮氣在大多數生化反應中表現是惰性的(多簡稱惰性瓦斯)。

原文中惰性瓦斯的提法確實存在歧義,主要是個人使用習慣問題。
現在氦氖氬氪氙的正式稱謂是稀有瓦斯,舊有的惰性瓦斯稱謂已經不再使用了。
如果學初中化學,惰性瓦斯確實應該聯想到稀有瓦斯。
但高中化學,尤其在討論反應動力學和熱力學過程中,我們提及惰性瓦斯都是指在特定反應過程中的是不參加反應的瓦斯。一般說對於xx過程,xx是惰性瓦斯。

而氧氣是氧化性瓦斯,還原性瓦斯和氧化性瓦斯放在一起最容易發生什麽呢?

答案是:爆炸!

好巧不巧。氫氣爆炸範圍4%~75%。需要最小點火能量是0.02mJ。

勘誤:爆炸極限一般是可燃瓦斯和空氣混合的範圍。因為該問題環境中沒有氮氣需要換算。這裏簡單換算一下,4%氫氣對應96%空氣,空氣中氧氣21%,氫氧比是0.04:(0.96×0.21)約為1:5;75%氫氣同理可得,約為14:1;綜上範圍是17%~93%。仍然在爆炸範圍內。
這個0.02mJ遠遠小於我們平時經常接觸的化學纖維摩擦產生的能量。氫氣的燃點很高,但是靜電瞬間放出的能量很集中,引發一個放熱反應只需要局部一點達到反應開始需要的能量就可以持續進行。就像汽油機點火需要一個電打火/火花塞一樣(火花塞能提供10~100mJ的能量)。

也就是說我們人類的各種化學反應甚至摩擦過程只要向外輸出能量,就很有可能引發爆炸。

所以呼吸到肺裏的是一發炸彈,當細胞在呼吸作用釋放能量的瞬間,引爆整個環境,估計還沒來得及感到不適,就已經碎片化了。