Po provedení plicní ventilace (vdechnutí vzduchu) a naplnění plic vzduchem probíhá druhá fáze dýchání, plicní výměna plynů.

Plicní výměna plynů probíhá v plicích mezi plicními sklípky a krví. Označuje se také jako „vnější dýchání“, protože zahrnuje dýchací procesy, které mají kontakt s vnějším prostředím.

Proces plicní výměny plynů odstraňuje CO2 z krve a doplňuje zásoby O2 v krvi.

Výměna plynů probíhá po tlakovém gradientu prostřednictvím procesu známého jako „difuze“. Když se nadechujeme, vdechujeme vzduch sestávající ze směsi plynů včetně O2 a CO2.

Každý z těchto plynů má tlak související s jeho koncentrací ve směsi plynů. Tyto jednotlivé tlaky se označují jako parciální tlaky.

Rozdíl v parciálních tlacích mezi plyny v alveolech a krvi vytváří tlakový gradient přes dýchací membránu (membrána oddělující alveoly a krevní kapiláry).

Pokud by byl tlak na obou stranách membrány stejný, nedocházelo by k výměně plynů a pohybu O2 a CO2. Tam, kde se parciální tlaky O2 a CO2 liší, dochází k výměně plynů.

Plyny se pohybují z oblasti s vysokou koncentrací (vysokým tlakem) do oblasti s nízkou koncentrací (nízkým tlakem). Protože čerstvě vdechnutý vzduch v alveolech má vysoký obsah O2, difunduje O2 přes dýchací membránu do krve, kde je koncentrace O2 nízká. Tato krev je nyní „okysličená“ a je posílána do tkání těla k využití, jak je vidět na následujícím obrázku.

Krev, která se dostala z tkání těla do plicních sklípků, má vysoký obsah CO2. CO2 v této „odkysličené“ krvi difunduje přes dýchací membránu do plicních sklípků do oblasti s nízkou koncentrací CO2 a následně je vydechován (vydechován) z plic. To je také vidět na obrázku výše.

Aby se O2 mohl vstřebat do krve, váže se na hemoglobin (Hb), což je sloučenina, která se nachází na našich červených krvinkách. Okysličená krev (nesená v tepnách) je díky vazbě hemoglobinu a kyslíku jasně červená. Odkysličená krev (přenášená v žilách) je mnohem tmavší červené barvy kvůli nedostatku dostupného kyslíku, který by se navázal na hemoglobin.

Deoxygenovaná krev se často označuje jako „modrá“, na rozdíl od tmavě červené. Toto odkazování se používá především k rozlišení okysličené a odkysličené krve, aby lidé lépe pochopili rozdíly, a k zobrazení rozdílů na schématech. Odkysličená krev není „modrá“ jako obloha za slunečného dne (prosím, neřežte se, abyste si to ověřili!), spíše velmi tmavě červená, která se může jevit namodralá při pohledu přes povrchové žíly těla – podívejte se na barvu žil na předloktí nebo rukou.