ГАЗИ: ВЛАСТИВОСТІ, ПОВЕДІНКА, ФОРМА, ПРИКЛАДИ - ХІМІЯ - 2025

Ці гази є все ті речовини або сполуки , чиї агрегацію стану є слабкими і розсіяні, в той час як в значній мірі залежить від температури і тиску , що регулюють над ними. Вони, мабуть, друга найбільш поширена форма речовини у всьому Всесвіті після плазми.

На Землі гази складають шари атмосфери, від екзосфери до тропосфери та повітря, яким ми дихаємо. Хоча газ невидимий, коли він розповсюджується через великі простори, наприклад, небо, він виявляється рухом хмар, поворотами лопатей млини або парами, що виділяються з наших уст в холодному кліматі.

Гази можна спостерігати в промислових або домашніх димоходах, а також у димових вежах, що виходять від вулканів. Джерело: Pxhere.

Так само, переходячи до негативних екологічних аспектів, це спостерігається в чорному димі з вихлопних труб транспортних засобів, в димових колонах веж, що знаходяться на фабриках, або в димі, піднятому, коли горить ліс.

Ви також стикаєтесь з газоподібними явищами, коли бачите пари, які виходять із каналізації, в ущільниках боліт та кладовищ, у бульбашці всередині резервуарів для риби, у гелієвих куль, які випускаються в небо, у кисень, що виділяється рослинами в результаті їх фотосинтезу, і навіть при відрижці та метеоризмі.

Де б не спостерігалися гази, це означає, що відбулася хімічна реакція, якщо вони не закріплені або засвоєні безпосередньо з повітря, головне джерело газів (поверхнево) на планеті. З підвищенням температури всі речовини (хімічні елементи) перетворюються на гази, включаючи метали, такі як залізо, золото та срібло.

Незалежно від хімічної природи газів, всі вони поділяють загальну відстань, яка розділяє їх частинки (атоми, молекули, іони тощо), які рухаються хаотично та довільно через заданий об'єм чи простір.

Властивості газів

Відмінності в молекулах твердих, рідких і газових

Фізичні

Фізичні властивості газів змінюються залежно від того, яка речовина або сполука бере участь. Гази в основному асоціюються з неприємними запахами або гниттям, або через вміст сірки, або через наявність летких амінів. Так само вони візуалізуються зеленуватими, коричневими або жовтуватими кольорами, які залякують і дають погану прикмету.

Однак більшість газів або, принаймні, найбільш рясні, насправді є безбарвними та без запаху. Хоча вони невловимі, ​​їх можна відчути на шкірі, і вони чинять опір руху, навіть створюючи в'язкі шари в тілах, які проходять через них (як це відбувається з літаками).

Усі гази можуть зазнати змін тиску чи температури, які в кінцевому підсумку перетворюють їх у відповідні рідини; тобто вони зазнають конденсації (якщо охолоджують) або зрідження (якщо “натиснута”).

Конденсація; від газоподібного до рідкого стану

З іншого боку, гази здатні розчинятися в рідинах і деяких пористих твердих речовинах (таких як активоване вугілля). Бульбашки - це результат скупчення газів, які ще не розчинилися в середовищі і виходять на поверхню рідини.

Електрична та теплопровідність

У нормальних умовах (без іонізації їх частинок) гази є поганими провідниками тепла та електрики. Однак, піддаючись напрузі багатьма електронами, вони дозволяють струму проходити через них, як це спостерігається при блискавці під час штормів.

З іншого боку, при низькому тиску і підданому дії електричного поля деякі гази, особливо благородні або досконалі, загоряються і їх вогні використовуються для оформлення реклами та нічних плакатів (неонове світло), а також у відомих електричні лампи розрядки у вуличних ліхтарях.

Що стосується теплопровідності, то багато газів поводяться як теплоізолятори, тому їх включення в наповнення волокон, тканин або скляних панелей допомагає запобігти проходженню тепла через них і підтримує температуру постійною.

Однак є гази, які є хорошими провідниками тепла і можуть спричинити гірші опіки, ніж ті, що викликаються рідиною або твердими речовинами; наприклад, як це відбувається з гарячою парою запечених кексів (або емпанад), або з паровими струменями, що виходять із котлів.

Реактивність

Як правило, реакції, що включають гази, або там, де вони виникають, класифікуються як небезпечні та громіздкі.

Їх реактивність знову залежить від їх хімічної природи; Однак при розширенні та переміщенні з великою легкістю слід дотримуватися більшого обережності та контролю, оскільки вони можуть спричинити різке підвищення тиску, що наражає на небезпеку структуру реактора; Це не кажучи вже про те, наскільки горючими чи негорючими є ці гази.

Поведінка газів

Макроскопічно можна отримати уявлення про поведінку газів, засвідчивши, як дим, дзвінки або літературні «язики» сигарет розвиваються в повітрі. Так само, коли вибухає димова граната, цікаво деталізувати рух цих різних кольорових хмар.

Однак такі спостереження піддаються дії повітря, а також тому, що в димі є дуже дрібні тверді частинки. Тому цих прикладів недостатньо для висновку щодо справжньої поведінки газу. Натомість були проведені експерименти та розроблена кінетична теорія газів.

Молекулярно та в ідеалі газоподібні частинки пружно стикаються між собою, маючи лінійні, обертальні та коливальні переміщення. Вони мають пов'язану з цим середню енергію, що дозволяє їм вільно подорожувати через будь-який простір, майже не взаємодіючи або стикаючись з іншою частинкою, оскільки об'єм навколо них збільшується.

Його поведінка стала б сумішшю хаотичного броунівського руху, а також деяких зіткнень деяких більярдних кульок, які невпинно підстрибують між собою та стінами столу; якщо стін немає, вони будуть дифундувати в нескінченність, якщо тільки їх не стримує сила: сила тяжіння.

Форма газів

Гази, на відміну від рідин і твердих речовин, не мають значення конденсованого типу; тобто агрегація або згуртованість її частинок ніколи не вдається визначити форму. Вони діляться з рідинами тим, що вони повністю займають об’єм ємності, яка їх містить; проте їм не вистачає поверхневого та поверхневого натягу.

Якщо концентрація газу висока, його "язики" або вже описані макроскопічні форми можна побачити неозброєним оком. Вони рано чи пізно закінчаться зникнення через дії вітру або простого розширення газу. Тому гази охоплюють усі куточки обмеженого простору, що походять із сильно однорідних систем.

Тепер теорія зручно розглядає гази як сфери, які навряд чи стикаються між собою; але коли вони це роблять, вони еластично відскокують.

Ці сфери широко відокремлені одна від одної, тому гази практично «наповнені» вакуумом; отже, його універсальність проходить через найменшу щілину або тріщину, а також легкість їх можливості значно стиснути їх.

Ось чому, як би закрита не була хлібобулочна установка, якщо ви ходите поруч, ви впевнені, що вам сподобається аромат свіжоспеченого хліба.

Тиск газу

Можна вважати, що оскільки сфери або частинки газу настільки дисперговані та розділені, вони не здатні чинити тиску на тіла чи предмети. Однак атмосфера доводить, що таке переконання помилкове: воно має масу, вагу і не дозволяє рідинам випаровуватися або кипіти з нізвідки. Точки кипіння вимірюються при атмосферному тиску.

Тиск газу стає більш вимірюваним, якщо манометри є, або якщо вони укладені в ємності з недеформованими стінками. Таким чином, чим більше частинок газу знаходиться всередині ємності, тим більша кількість зіткнень між ними та його стінками.

Ці частинки, стикаючись зі стінками, притискають їх, оскільки вони надають на їх поверхню силу, пропорційну їх кінетичній енергії. Це як би ідеальні більярдні кулі були кинуті на стіну; якщо є багато, хто б’є їх з великою швидкістю, він може навіть зламатися.

Одиниці

Існує багато одиниць, які супроводжують вимірювання тиску газу. Одні з найвідоміших - міліметри ртуті (мм рт.ст.), як торр. Існують такі з міжнародної системи одиниць (СІ), які визначають паскаль (Па) в виразі N / м ² ; а від нього - кіло (кПа), мега (МПа) та гіга (ГПа) паскаль.

Об'єм газу

Газ займає і розширюється по всьому об'єму ємності. Чим більше ємність, тим і об'єм газу буде занадто; але як його тиск, так і щільність зменшаться для однакової кількості частинок.

Сам газ, з іншого боку, має пов'язаний об'єм, який залежить не стільки від його природи чи молекулярної структури (в ідеалі), скільки від тиску та температурних умов, які впливають на нього; це його молярний об'єм.

Насправді молярний об'єм змінюється від одного газу до іншого, хоча варіації невеликі, якщо вони не є великими і неоднорідними молекулами. Наприклад, молярний об'єм аміаку (NH ₃ , 22.079 л / моль) при 0 ° С і 1 атм відрізняється від об'єму гелію (He, 22.435 л / моль).

Всі гази мають молярний об'єм, який змінюється у залежності від P і T, і якими б великими не були їх частинки, кількість їх завжди однакова. Отже, це походить від відомого числа Авогадро (N _A ).

Основні закони про газ

Поведінка газів вивчалася століттями шляхом експериментів, поглиблених спостережень та інтерпретації результатів.

Такі експерименти дозволили встановити ряд законів, які, складені в одне і те ж рівняння (закон ідеальних газів), допомагають передбачити реакцію газу на різні умови тиску та температури. Таким чином існує залежність між його об'ємом, температурою і тиском, а також кількістю його молей у даній системі.

Серед цих законів такі чотири: Бойл, Чарльз, Гей-Люссак та Авогадро.

Закон Бойла

Підвищення тиску за рахунок зменшення об’єму ємності. Джерело: Габріель Болівар

Закон Бойла стверджує, що при постійній температурі об'єм ідеального газу обернено пропорційний його тиску; тобто чим більше ємність, тим менший тиск, який зазнають його стінки від тієї ж кількості газу.

Закон Чарльза

Китайські ліхтарі або повітряні кулі. Джерело: Pxhere.

Закон Чарльза говорить, що при постійному тиску об'єм ідеального газу прямо пропорційний його температурі. Повітряні кулі демонструють закон Чарльза, тому що якщо вони нагріваються, вони надуваються трохи більше, тоді як якщо вони занурені в рідкий азот, вони відхиляються, оскільки об'єм газу всередині них скорочується.

Закон Гей-Люссака

Закон Гей-Люссака стверджує, що при постійному обсязі тиск ідеального газу прямо пропорційний його температурі. У добре закритому казані, якщо газ прогресивно нагрівається, щоразу тиск всередині нього буде більшим, тому що стінки казана не деформуються і не розширюються; тобто його обсяг не змінюється, він постійний.

Закон Авогадро

Нарешті, закон Авогадро говорить, що об'єм, зайнятий ідеальним газом, прямо пропорційний кількості його частинок. Таким чином, якщо ми маємо один моль частинок (6,02 · 10 ²³ ), то матимемо молярний об'єм газу.

Види газів

Горючі гази

Це ті гази, компоненти яких функціонують як паливо, оскільки вони використовуються для виробництва теплової енергії. Деякі з них - природний газ, скраплений нафтовий газ та водень.

Промислові гази

Це ті вироблені гази, які продаються громадськості для різних цілей та застосувань, наприклад, для охорони здоров'я, продовольства, охорони навколишнього середовища, металургії, хімічної промисловості, сектору безпеки, серед інших. Деякі з цих газів - кисень, азот, гелій, хлор, водень, оксид вуглецю, пропан, метан, оксид азоту.

Інертні гази

Це ті гази, які в конкретних умовах температури та тиску не утворюють хімічної реакції або дуже низької. Вони є неоном, аргоном, гелієм, криптоном та ксеноном. Вони використовуються в хімічних процесах, в яких необхідні нереагуючі елементи.

Приклади газоподібних елементів та сполук

Які газоподібні елементи періодичної таблиці в умовах Землі?

Спочатку у нас є водень (Н), який утворює молекули Н ₂ . Випливає гелій (He), найлегший благородний газ; а потім азот (N), кисень (O) і фтор (F). Ці три останні також утворюють діатомічні молекули: N ₂ , O ₂ і F ₂ .

Після фтору надходить неон (Ne), благородний газ, який слідує за гелієм. Нижче фтору маємо хлор (Cl) у вигляді молекул Cl ₂ .

Далі ми маємо решту благородних газів: аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe), радон (Rn) і оганесон (Og).

Тому вони є загалом дванадцятьма газоподібними елементами; одинадцять, якщо виключити високо радіоактивний і нестабільний оганесон.

Газоподібні сполуки

Окрім газоподібних елементів, перелічені деякі загальні газоподібні сполуки:

-H ₂ S, сірководень, що відповідає за запах гнилих яєць

-NH ₃ , нашатирний спирт, той гострий аромат, який сприймається у використанні мила

-CO ₂ , вуглекислий газ, парниковий газ

-NO ₂ , діоксид азоту

-Н, оксид азоту, газ, який вважався високотоксичним, але відіграє важливу роль у кровоносної системі

-SO ₃ , триоксид сірки

-C ₄ H ₁₀ , бутан

-HCl, хлористий водень

-О ₃ , озон

-SF ₆ , гексафторид сірки

Список літератури

1. Віттен, Девіс, Пек і Стенлі. (2008). Хімія (8-е видання). CENGAGE Навчання.
2. Властивості газів. Відновлено з: chemed.chem.purdue.edu
3. Вікіпедія. (2019). Газ. Відновлено з: en.wikipedia.org
4. Гельменстін, Анна Марі, к.т.н. (05 грудня 2018 р.). Гази - загальні властивості газів. Відновлено з: thinkco.com
5. Гарвардський чоловічий огляд здоров'я. (2019). Стан газу. Відновлено: health.harvard.edu
6. Електроніка охолодження редакторів. (1 вересня 1998 р.). Теплопровідність газів. Відновлено з: electronics-cooling.com