¿Por qué se le da preferencia al oxígeno como gas de soporte vital cuando el 80.5% del aire alveolar es nitrógeno?

Answer 1

Puedes probar este experimento: obtén una máscara de respiración y tanques de O2 puro y N2 puro. Respire el O2 puro durante diez minutos e informe el resultado. Luego respira el N2 puro durante diez minutos. Te diría que informaras el resultado, pero estoy bastante seguro de que no podrás hacerlo, a causa de estar muerto.

Como dice Anon, respirar oxígeno puro, a presión estándar, será perjudicial. El oxígeno es altamente reactivo, y el aumento de los radicales libres de oxígeno en la sangre puede causar bastante daño. Es seguro por un tiempo, pero no querrás hacerlo por mucho tiempo.

En una cápsula espacial, donde es fácil disminuir la presión, puede respirar la misma presión parcial de oxígeno (es decir, presión total aproximadamente 1/5 de lo normal, 3 psi). Hay la misma cantidad de moléculas de oxígeno, solo que no hay nitrógeno. Los rusos usan 5 psi de oxígeno puro en su nave espacial, y funciona muy bien. Los estadounidenses originalmente usaron oxígeno puro en poco más de 1 atmósfera, pero las cosas se incendiaron.

La ISS se mantiene aproximadamente a las mismas presiones de oxígeno y nitrógeno que se ven en la tierra. Skylab corrió con presiones más bajas de oxígeno puro, y pareció funcionar bien, pero los astronautas se sienten más cómodos con la mezcla más habitual.

El nitrógeno está allí principalmente para proporcionar presión. Químicamente, es bastante inerte. Como dice Ed Caruthers, actúa como un gas noble. Es demasiado estable para reaccionar con cualquier cosa: dos nitrógenos se unen entre sí, y se requieren enormes cantidades de trabajo para que se unan. El oxígeno, por otro lado, rompe felizmente sus enlaces entre sí para unirse con carbono, hidrógeno, metales, etc.

Answer 2

Su cuerpo utiliza el oxígeno como un aceptor de electrones. Acopla la reducción del oxígeno al agua a la generación de energía química, una especie de fuente de Heron rellena con electrones tomados de la descomposición de las moléculas de los alimentos.

Podríamos usar nitrógeno en este papel, pero no lo hacemos. Para ver por qué, saqué esta página de la tesis de U Vt de alguien.
La reacción J es la única forma viable de procesar nitrógeno gaseoso convirtiéndolo en amoníaco. Para equilibrarlo redox, el mecanismo más común es usar la descomposición de la biomasa (por ejemplo, el azúcar) para proporcionar los electrones necesarios. El problema es que si usa esa combinación, que generalmente se conoce como fijación de nitrógeno, obtendrá mucha menos energía que si usa oxígeno. Por no mencionar que tienes que eliminar mucho amoníaco, a diferencia del agua, que es bastante fácil de excretar ya que es el disolvente universal de nuestros cuerpos.

Así que nuestros cuerpos no lo usan porque no nos gusta excretar grandes cantidades de amoníaco, porque el oxígeno es mucho más eficaz para liberar energía, y porque nuestros cuerpos han decidido que obtener una reducción de nitrógeno de nuestros alimentos es mucho más eficaz. Estrategia que producirnos nosotros mismos.

Answer 3

Las células del cuerpo utilizan (y, por lo tanto, necesitan) oxígeno durante el metabolismo aeróbico para producir algo llamado trifosfato de adenosina (ATP), que es el suministro de combustible.

El oxígeno es crucial, sin él, las células recurren al metabolismo anaeróbico, el ‘suministro de combustible’ todavía se produce pero de manera menos eficiente, y el suministro tiende a agotarse rápidamente.