奇妙的氣體

奇妙的氣體

讓人變聲的氦氣

好萊塢影星摩根·弗裡曼曾在《今夜秀》（The Tonight Show）節目中，被主持人要求吸氦氣回答問題，他在吸入氦氣後聲音瞬間變得像卡通人物一樣；國內有不少娛樂節目中，也有讓嘉賓吸入氦氣然後變聲說話的橋段；淘寶上也有不少買家在出售「變聲氣體」，瓶內也是氦氣。那麼氦氣究竟為何物？為什麼會讓人變聲呢？

氦氣是一種稀有氣體，也叫惰性氣體，在常溫常壓下為無色無味的氣體，而且性質非常穩定，很難發生化學反應，因此主要用作保護氣。氦氣的分子量很小，約為4，而空氣的近似分子量為29。

為什麼吸入氦氣和吸入正常空氣產生的聲音不同呢？這就要從人發聲的機理講起了。我們都知道聲音是靠聲帶的振動產生的，但是單靠聲帶振動產生的聲音比較小，經過口腔的共鳴作用放大以後才會發出來，我們平時聽到的別人說話的聲音都是經共鳴放大以後的聲音。聲帶振動產生的聲音一般包含多種不同頻率的聲波，正常情況下中等頻率的聲波會引起口腔內空氣共鳴而放大，也就是我們平時聽到的聲音，而其他過高和過低的聲波則不會引起共鳴。氦氣的分子量小於空氣的分子量，能夠引起氦氣共鳴的聲波頻率比引起空氣共鳴的聲波頻率要高很多，因此人在吸入氦氣以後，聲帶振動產生的聲音中高頻率的聲波會經共鳴作用而放大，中低頻率的聲波則不被放大，聲音的音調就會變高。

這時可能有人要問了，那要是吸入共鳴頻率低的氣體呢？聲音會變得更低沉嗎？答案是肯定的。除了氦氣以外，六氟化硫（SF6）也能使人變聲，不同的是，由於六氟化硫分子量比較大（146），能引起六氟化硫共鳴的聲音頻率更低一些，因此吸入六氟化硫以後，人的聲音會變得低沉而粗獷。

現在我們知道了，所謂「變聲氣體」就是通過改變口腔內的共鳴頻率，提高話音中的高頻或低頻成分來改變聲音的。其他分子量明顯比空氣小或大很多的氣體也能改變人的聲音，但是很多都是有毒的，而六氟化硫和氦氣是無毒的，所以才會有人拿來玩變聲。但是即便六氟化硫和氦氣無毒，也不能任性吸太多，否則可能因缺氧而引起不適，甚至窒息。

笑裡藏刀的「笑氣」

說完氦氣就不得不提另外一種某些娛樂場所也會用到的氣體——笑氣，甚至常常有人將氦氣和笑氣誤認為是同一種東西。

「笑氣」是一氧化二氮（N2O），是1772年由英國化學家約瑟夫·普利斯特裡發現的。1798年，普利斯特裡的僱員戴維在無意中吸了這種氣體後，不由自主地大笑並手舞足蹈，所以稱這種氣體為「笑氣」。多年之後，一名牙科醫生吸入「笑氣」後讓助手幫他拔牙，拔牙時他竟然沒感到疼痛，後來「笑氣」便開始用於醫療麻醉。「笑氣」吸入人體後，會進入肺部，通過肺泡的氣體交換進入血液，再隨血液輸送到身體各個部位，進入大腦後就會起到讓人放鬆的作用。由於「笑氣」麻醉作用起效快，作用時間短，所以常用於牙科手術、分娩鎮痛，以及一些短小的外科手術。但是使用「笑氣」麻醉還是有一定風險的，需要搭配一定量的氧氣使用，如果沒有控制好濃度和用量，可能會導致缺氧，從而引起昏迷甚至死亡。隨著醫療技術的發展，麻醉已經很少再用「笑氣」了，現在我們有了更安全更有效的麻醉方式。

「笑氣」除了麻醉作用之外，還會讓人產生愉悅感，甚至大笑，所以雖然「笑氣」慢慢被醫療行業拋棄了，但是卻逐漸進入了娛樂行業，在很多酒吧裡、派對上都能看到「笑氣」的身影。

「笑氣」本身是無毒的，但是過多吸食就會對人體產生危害了。吸入「笑氣」過多，會導致大腦供氧不足，產生幻覺甚至精神錯亂；還會影響人體對維生素B族的吸收利用，從而導致一系列神經、精神、血液和心血管等疾病，其中脊髓神經病變會導致四肢靈活性和平衡性降低，下肢無力。幾個月前，引起社會普遍關注的一篇文章《最終我坐著輪椅被推出了首都國際機場》中的女主人公就是因為吸食 「笑氣」而逐漸上癮，沉迷其中，最終導致下半身重度肌無力，無法站立、大小便失禁。

可以燃燒的屁

前段時間有則新聞，日本東京某醫院的一位病人在手術中途放了一個屁，做手術的醫生正在使用雷射，於是屁便被點燃了，最終導致該病人被嚴重燒傷。可能有小夥伴要問了，屁真的能燃燒？

放屁是人的一種正常生理現象，人人都要放屁，一個身體健康的成年人每天會產生數百毫升的屁。我們在呼吸、進食的時候會吸入大量氣體，寄生在腸道裡的細菌在幫助我們消化食物的同時也會產生氣體，再加上細胞代謝產生的廢氣，這些體內所有的氣體都是屁的來源。屁的成分主要有氮氣、氫氣、甲烷、二氧化碳、氧氣等，這些氣體大概佔屁總量的99%。大家應該看出來了，屁的成分裡有氫氣和甲烷，這兩種氣體可是有名的可燃燒氣體。尤其是氫氣，在屁中的含量達20%以上，最高甚至能達到47%，所以屁遇到明火能燃燒甚至爆炸就不足為奇了。太空人在太空中作業時的空間都是密閉的，如果放屁釋放出的氫氣含量達到一定濃度，發生火災，後果將十分嚴重。因此，太空人們的飲食會儘量避免紅薯、土豆、豆子等容易產生氣的食物。

那屁的臭味是哪裡來的呢？上面我們提到了屁的主要成分，那剩下的1%是什麼呢？是氨氣、硫化氫、臭糞素等。想必大家對於當年化學老師強調無數遍的「氨氣具有刺激性氣味」「硫化氫具有臭雞蛋氣味」依然記憶猶新，臭糞素只是聽名字就仿佛已經聞到了味道，這幾種有味道的氣體混合在一起，那臭的程度就可想而知了。雖然這幾種氣體含量極少，但貢獻的氣味卻超乎想像。

讀完以後有沒有對氣體有了新的認識？其實生活中還有很多奇妙的氣體，雖然不像氧氣、二氧化碳、氮氣那樣普遍，但卻有著自己的獨特之處，比如用在汽車大燈裡的氙氣，霓虹燈裡氬氣、氖氣，可用作麻醉劑的乙醚等等，還有更多奇妙的氣體等著你去探索和發現。

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參考文獻：

[2]朱凱豐.「笑氣」知多少[J].中學化學,2017(06):18.

[3]王月亮.請別把「屁」當屁事兒[J].科學大眾(中學生),2015(12):33-35.