你一生的化学反应

1.你的第一次呼吸
当你用一声啼哭宣告自己降临到这个世界的同时，你便开始了自己的第一次呼吸。从此，你也将开启一段属于你自己的“化学人生”。
在我们不算漫长的生命里，无时无刻都离不开的是复杂而又规律的化学反应。看似习以为常的一呼一吸，却是成千上万个反应在你的体内进行。
当你离开母体的那一刻，胸腔在大脑的指挥下，经由鼻孔和气管，吸入了几十毫升空气；1.5秒之后，你的胸腔又排出几乎同样体积的气体，还是经由气管和鼻孔，只不过这次是反向释放出来。你紧闭双眼，并不知道无意间呼出的那股气体，此刻已被接生的医生们感知到，他们兴奋地将这个消息告诉了你的母亲：“一切正常”。你的母亲刚刚经历剧烈的妊娠疼痛，此刻面色惨白，满头大汗，但还是努力地挤出欣慰的笑容。是的，你的降临，意味着一个新的时代开启了。
在那时，你显然并不知道，就是这短暂的1.5秒，对你而言是一段极其重要的开始，它甚至可以决定你的生死。

2.“ 稀薄” 的空气
如今的你肯定明白，是空气供养了你的呼吸。
这空气中所含的，并非都是我们身体需要的物质。准确来说，它是一种混合物，其中体积占比21%的氧气才是我们生命所需的，剩下那79%对我们来说都没什么用，你吸入了它们，并很快又将它们原封不动地呼了出来。
这些不会变化的气体主要是氮气，一般情况下，它占到空气的78%；其余还有少量惰性气体，诸如氖、氩、氪、氙之类的，它们在空气中总共仅占1%左右。顾名思义，惰性气体的秉性就是有些冷漠，所以它们不会和在你的身体内发生作用，这也在情理之中。不过，关于氮气，就不是一两句话能说明白了。
的确，你也不能吸收空气中的氮气，这不能不说是个遗憾。对于任何生物来说，氮元素都无比重要，然而能够吸收氮气并将它转化为自己所需的原料，只有极少数微生物可以做到。我们最熟悉的豆科植物能够利用氮气，也不过是托了“根瘤菌”的福而已，这些微生物在豆科植物的根上聚集形成肿块，在帮助植物吸收氮气的同时，也给自己安了一个家。
对你而言，空气中的氮气并非真的无用。相反，如果没有了它，你也无法延续自己的呼吸。人类每时每刻都不能离开氧气，但是如果长时间吸入纯氧，身体中就会产生过多的自由基，而它们造成的伤害更是致命的。可见稀释氧气，这便是氮气的关键作用，你还真应该感谢它。事实上，即便是遭受伤病需要紧急吸氧，那氧气管里传输的通常也是被氮气稀释之后的氧气。
所以，不要嫌弃空气中的氧气“稀薄”，正是这浓度刚刚好的氧气，才让你能够自由地呼吸下去。

化学看似与我们毫无关系，其实并非如此，化学与我们的日常生活密切相关。甚至可以说，如果没有人体的化学反应，我们人类就不可能存活。只不过人体的化学反应是在潜移默化中进行的，就像我们免费享用的空气一样，我们并非时时刻刻都能看到它，但它确确实实存在，而且我们人类一刻也离不开它。
著名的化学工程师、清华大学化学博士孙亚飞老师，用自己专业的化学知识，为我们揭开了化学神秘的面纱，让我们知道化学是如何与我们人体建立密不可分的关系的。可以说，我们每个人时时刻刻都在进行着一次次的化学反应，比如，呼吸、睁眼、说话、走路、饮食、工作、旅行，甚至包括我们排泄、恋爱、思考、生育、衰老、逝去……
当然，孙亚飞老师在文中没有用专业术语解答化学与我们人体的关系，而是以通俗易懂、有趣有料、搞笑好玩的写作方式，告诉我们化学对我们一生的影响。读完本书不仅能让我们感受到化学的神秘魅力，爱上化学，甚至可以帮助我们利用化学思维解决日常生活中遇到的问题。

孙亚飞，青年科普作家，高中参加化学竞赛保送进入北京大学化学学院，后于清华大学化学系获得博士学位，现供职于中国科学院自然科学史研究所，从事现当代化学史研究。创业项目曾登陆中央电视台财经频道《创业英雄汇》栏目。

2010年开始从事科普工作，2012年加入科学松鼠会。在“得到”开通的课程《化学通识30讲》广受好评。同时，在知乎、果壳、丁香医生、《博物》杂志等媒体平台发表《你好，门捷列夫》《读懂食品安全》等各类作品逾百万字。

已出版作品：《元素与人类文明》（获得“文津图书奖”）、《原子王国历险记》，及译作《迷人的液体》、《锈蚀》、《13次时空穿梭之旅》、《给孩子的食物实验室》、《纳米与生命》、《诗意的原子》等。

第一章　呼吸：化学反应的开始
1. 你的第一次呼吸 
2.“稀薄”的空气 
3. 不一样的吸和呼 
4. 血液里的搬运工 
5. 细胞里的微型发动机 
6. 从生到死  
第二章　母乳：三大营养物质伴人类成长
1. 独特的能量来源 
2. 你学会了贮藏 
3. 不断长大的身体  
4. 最珍稀的食物  
第三章　排泄：身体内固体与液体的循环
1. 第一次健康检查 
2. 意义非凡的胎粪 
3. 伴你一生的健康指标 
第四章　睁眼：来自视蛋白的色彩
1. 你需要沟通 
2. 你的第一次视觉识别 
第五章　学语：复杂的交流系统
1. 更多的交流方式 
2. 要学说，先学听 
3. 又是蛋白质的魔法 
4. 声带的主体也是蛋白质 
5. 快速成长  
第六章　蹒跚：移动的化学反应
1. 探索更远的世界 
2. 耳朵里的平衡器 
3. 甩开扶手 
4. 骨骼的支撑  
5. 一小步，也是一大步 
第七章　品味：甜蜜的诱惑
1. 远去的母乳 
2. 甜蜜的诱惑
3. 舌头与鼻腔的共舞 
4.G 蛋白和它的小伙伴们 
5. 美味不停  
第八章　成长：跌跌撞撞的前行
1. 并不只是年龄的增长
2. 伤痛  
3. 一场小病  
4. 讨厌的蚊子  
5. 一生相伴的免疫系统  
第九章　思考：我是谁？
1. 我是谁？ 
2. 神经网络 
3. 情绪的物质基础 
4. 快速反应的矿物质  
5. 思考是一种本能 
第十章　运动：鲜活生命的标志
1. 谈谈你的爱好吧！
2. 是逃避，还是进攻？  
3. 不可忽视的渗透压 
4. 更衣室里的秘密 
5. 充实的一天 
第十一章　学习：精神与思想的阶梯
1. 好好学习，天天向上 
2. 微量的锌元素  
3. 多巴胺  
4. 最爱苦咖啡  
5. 决定了！ 
第十二章　恋爱：点燃爱的火焰
1. 完全不一样的生活
2. 一见钟情的物质基础 
3. 女为悦己者容  
4. 幸福的感觉  
5. 美好的未来 
第十三章　工作：理论与实践的检验
1. 平淡的工作职责 
2. 人为什么要喝酒 
3. 天下无毒  
4. 电脑前的辐射 
5. 一个全新的生命  
第十四章　生育：让生命生生不息
1. 又是阴郁的一天  
2. 避孕套的安全学问  
3. 性激素主持的聚会  
4. 基因的延续  
5. 其实是愉快的一天 
第十五章　居家：温暖且危险的港湾
1. 全新的育儿室 
2. 甲醛与蛋白质的纠葛  
3. 难缠的 VOCs  
4. 塑料里暗藏的环境雌激素  
5. 新的旅程  
第十六章　旅行：给灵魂放纵的机会
1. 一场说走就走的旅行
2. 水土不服的尴尬 
3. 维生素 C 的妙用 
4. 失温的恐惧 
5. 旅行札记 
第十七章　衰老：不可逆转的特征
1. 突如其来的衰老  
2. 失控的胰岛素  
3. 痛风的痛  
4. 并不那么可怕的胆固醇  
5. 破产的酸碱体质论  
第十八章　逝去：永恒的归宿
1. 无言的告别  
2. 如玉的心愿  
3. 如玉，如尘  
4. 永恒的归宿

化学看似与我们毫无关系，其实并非如此，化学与我们的日常生活密切相关。甚至可以说，如果没有人体的化学反应，我们人类就不可能存活。只不过人体的化学反应是在潜移默化中进行的，就像我们免费享用的空气一样，我们并非时时刻刻都能看到它，但它确确实实存在，而且我们人类一刻也离不开它。
著名的化学工程师、清华大学化学博士孙亚飞老师，用自己专业的化学知识，为我们揭开了化学神秘的面纱，让我们知道化学是如何与我们人体建立密不可分的关系的。可以说，我们每个人时时刻刻都在进行着一次次的化学反应，比如，呼吸、睁眼、说话、走路、饮食、工作、旅行，甚至包括我们排泄、恋爱、思考、生育、衰老、逝去……
当然，孙亚飞老师在文中没有用专业术语解答化学与我们人体的关系，而是以通俗易懂、有趣有料、搞笑好玩的写作方式，告诉我们化学对我们一生的影响。读完本书不仅能让我们感受到化学的神秘魅力，爱上化学，甚至可以帮助我们利用化学思维解决日常生活中遇到的问题。

孙亚飞，青年科普作家，高中参加化学竞赛保送进入北京大学化学学院，后于清华大学化学系获得博士学位，现供职于中国科学院自然科学史研究所，从事现当代化学史研究。创业项目曾登陆中央电视台财经频道《创业英雄汇》栏目。

2010年开始从事科普工作，2012年加入科学松鼠会。在“得到”开通的课程《化学通识30讲》广受好评。同时，在知乎、果壳、丁香医生、《博物》杂志等媒体平台发表《你好，门捷列夫》《读懂食品安全》等各类作品逾百万字。

已出版作品：《元素与人类文明》（获得“文津图书奖”）、《原子王国历险记》，及译作《迷人的液体》、《锈蚀》、《13次时空穿梭之旅》、《给孩子的食物实验室》、《纳米与生命》、《诗意的原子》等。

3.不一样的吸和呼
你的每一次呼吸，吸入的是空气，呼出的是否还是空气呢？
并不是。从科学的角度评判，吸入和呼出的空气成分有着很大区别。
正如前面所说，氮气和惰性气体并没有发生任何改变，但是氧气的浓度却有了明显改变，从21%降到16%左右，取而代之的，是二氧化碳和水蒸气。
在空气中，二氧化碳和水蒸气的占比都很小：二氧化碳的浓度只有0.04%，而水蒸气的变化幅度较大，湿润的地区可以达到0.5%左右，干燥的沙漠中几乎为零。
不过你可以很容易感受到它们在空气中的变化。
当二氧化碳在空气中的占比升高到0.1%左右时，你就会感到昏昏欲睡；如果达到0.5%或更高，那么你就会感到窒息，甚至为此付出生命的代价。很多时候，所谓的“缺氧”并不是氧气不足，而是因为二氧化碳太多。
至于水蒸气，它在空气中的多寡，你感受起来就更容易了。通常来说，没有人喜欢过于干燥的气候，因为它会引起呼吸系统的不舒适感。更为重要的是，人体的皮肤虽然不会呼吸，但它却拥有良好的透气性，浑身上下都布满了汗腺。数百万年前，正是因为发达的排汗系统带来的高效散热，人类的祖先在依靠耐力比拼的严酷竞争中获得优势。因此，长期置身于干燥的空气中，你会面临失水的困境。
不过，如果是处于过于湿润的环境，同样会令人不适。你一定注意过，当雨季来临的时候，居住环境总是会被各种霉菌占领，衣物上也会产生难闻的气味，这就是高湿度带来的直接后果。高湿度是微生物滋生的有利条件，但它们的快速繁殖，会对人类的生活造成极大不便，呼吸道也更容易被病菌感染。如果你明以察微，大概还会注意到，空气过于湿润的时候，人的浑身都是懒散的。这并不是你的错觉，高湿度还会改变人体的激素分泌水平，身体也会变得不那么兴奋。
现在你一定已经注意到，我们的身体正在不停地向空气中释放二氧化碳和水蒸气。某种程度上说，我们呼出的气体更像是汽车尾气。如果在不通风的房间内生活，那么要不了多久，二氧化碳和水蒸气的浓度就会上升，尤其是二氧化碳难以被周边环境吸收，这对身体来说可不是什么好事。
不过，你从身体内排出的废气，也不是一无是处。通过检测气体的成分，还可以判断身体的状况。
这一点对你来说或许有所耳闻，警察检查酒驾便是借助了这一原理。刚喝过酒的人，血液中也会含有酒精，通过呼吸，酒精也会从血液中挥发，这时只要检查呼出的气体中含有多少酒精，也就能大致判断出此前喝过多少酒了。
当然，呼气测酒驾也只能算是小儿科，如果你还听说过“C-14呼气测试”的话。自然界的碳原子有三种同位素，C-14（C代表碳元素，而14则是这种同位素的原子量）是其中一种，并且还具有放射性，也就是能够释放出一些射线，所以跟踪起来十分方便。你所呼出的二氧化碳，其中的碳原子都来自于被你分解的食物——事实上，不仅是你，也包括寄生在你身体里的各种微生物。在这些微生物中，有一种叫“幽门螺杆菌”的，非常值得关注，因为它喜欢藏身于人类的胃里，并由此诱发胃炎、胃溃疡甚至胃癌等疾病。它喜好分解的尿素，恰好人类不能分解，所以如果你想知道自己有没有被这种微生物感染，只需要吃下一片含有C-14的尿素药丸，然后再检测呼出的气体中有多少C-14，也就可以据此判断幽门螺杆菌存在与否了。
总而言之，你呼出的气体已不再是你吸入的气体，这并非坏事，因为只有这样，才能证实你作为生命的存在。令人好奇的是，在你呼吸的那几秒钟，空气在你的身体里都做了些什么？

4.血液里的搬运工
要想知道身体中空气所发生的变化，你大概需要放下身段，随着空气走一程，看看它们在身体里的行动轨迹。
顺着口鼻腔，空气进入身体后的第一站是你的肺部。肺就好比是一个过滤器，在这里，一些固态的小颗粒被过滤，氮气和惰性气体也被截留，只剩下氧气，顺利地通过重重关卡，从肺泡转移到血液中。
你也许会很好奇，人体的肺部为何能够如此精妙，居然可以识别出氧气和其他气体？如果这样的技术能够用于工业，那么从空气中分离氮气和氧气岂不是轻而易举？
然而，事实并非是你想象的那样。
气体，无论是氧气还是氮气，它们都可以溶解到液体中，只是多数气体在水中的溶解度都很低，氮气、氧气便是如此。血液能够携带多少氧气和氮气，完全取决于它们能否溶解进来，氮气的溶解度极小，自然就不会进入血液了。
氧气的溶解度只比氮气略高，加上它在空气中的比例仅有氮气的1/4，因此理论上说，它也很难被血液吸收。不过，在血液中有一种特殊的物质，它可以很轻松地与氧气结合，这样便打破平衡，氧气也就顺势源源不断地溶解到了血液中。
这种特殊的物质被称为血红素。
血红素是红细胞的核心组件。血液中有大量的红细胞，它们也是人体中数量最多的一种细胞。据估计，一个人的身体的细胞总数是50万亿上下，其中血红细胞就占了近一半。在血红细胞内部，藏着一种被称之为血红蛋白的物质，血红素便居于这种蛋白质中。
从外形上看，血红素有些像汉字中的“田”字，外围是拥有四个环的卟啉（化学文献实际上会用“?”来描述这种结构，“?”读“lei”，它显然是个象形字），居于中心的则是一个铁原子。这颗亚铁离子的作用可不简单，就是它像搬运工一样，扛起了氧气，随着动脉血输送到了身体的每一个角落，又在回程的时候，接收了废弃的二氧化碳，顺着静脉血将它们送回肺泡。
显然，就是因为有了数以万亿计的“搬运工”，氧气才得以轻松地进入血液，再进入不同的身体组织，发挥其作用。
说到此，你大概已经明白，为什么缺铁会对身体造成那么大影响？尽管如此，补铁还是需要谨慎，正所谓“无事生非”，过量的铁也会给身体造成非常大的危害。事实上，那卟啉环就好比是看管铁原子的监工，因为有它们的钳制，铁原子才不会造次。
至于在肺泡中落寞等待的氮气，你也别觉得它们就是人畜无害的善茬儿——若是不小心，说不定也会惹出点什么麻烦。
气体溶解到液体中的过程，通常和两个因素有关，一是温度，二是压力。温度越低或是压力越大，气体的溶解度都会上升。日常生活中，温度或压力的变化并不是很明显，氮气并不会在血液中显著溶解。不过，如果你打算去潜水，那可要小心了，当潜水深度达到数十米，压力会达到平时呼吸的好几倍，氮气也会更多地透过肺泡溶解到血液中。等到你看过珊瑚和小丑鱼决定回到海面的时候，只能慢慢地上浮，让氮气逐渐从血液中逸散。若是一口气浮到水面，氮气瞬间逃逸气化，血液便会如同煮沸的水一般，气泡将血管堵塞，这可不是闹着玩的。