ГАЗЫ: СВОЙСТВА, ПОВЕДЕНИЕ, ФОРМА, ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ - 2026

Эти газы являются все те вещества или соединения , чьи агрегацию состояния являются слабыми и рассеяны, в то время как в значительной степени зависит от температуры и давления , регулирующих над ними. Возможно, они являются второй по распространенности формой материи во всей Вселенной после плазмы.

На Земле газы составляют слои атмосферы, от экзосферы до тропосферы и воздуха, которым мы дышим. Хотя газ невидим, когда он распространяется через большие пространства, такие как небо, он обнаруживается по движению облаков, поворотам лопастей мельницы или по испарениям, выдыхаемым изо рта в холодном климате.

Газы можно наблюдать в промышленных или домашних дымоходах, а также в дымовых башнях, исходящих от вулканов. Источник: Pxhere.

Точно так же, если говорить о негативных экологических аспектах, это наблюдается в черном дыме из выхлопных труб автомобилей, в дымовых столбах башен, расположенных на заводах, или в дыме, возникающем при горении леса.

Вы также сталкиваетесь с газовыми явлениями, когда видите пары, выходящие из канализации, в пучках болот и кладбищ, в пузырях внутри аквариумов, в букетах гелиевых шаров, которые выбрасываются в небо, в кислород, выделяемый растениями в результате фотосинтеза, и даже при отрыжке и метеоризме.

Если газы наблюдаются, это означает, что произошла химическая реакция, если только они не фиксируются или не ассимилируются непосредственно из воздуха, основного источника газов (на поверхности) на планете. При повышении температуры все вещества (химические элементы) превращаются в газы, включая металлы, такие как железо, золото и серебро.

Независимо от химической природы газов, все они имеют общее большое расстояние, которое разделяет их частицы (атомы, молекулы, ионы и т. Д.), Которые хаотично и произвольно перемещаются в данном объеме или пространстве.

Свойства газов

Различия в молекулах твердого тела, жидкости и газа

физический

Физические свойства газов меняются в зависимости от того, какое вещество или соединение используется. Газы обычно ассоциируются с неприятным запахом или гниением либо из-за содержания в них серы, либо из-за наличия летучих аминов. Точно так же они отображаются с зеленоватым, коричневым или желтоватым оттенком, который пугает и является плохим предзнаменованием.

Однако большинство газов или, по крайней мере, наиболее распространенные, на самом деле не имеют цвета и запаха. Хотя они неуловимы, они ощущаются на коже и сопротивляются движению, даже создавая вязкие слои на телах, которые проходят через них (как это происходит с самолетами).

Все газы могут испытывать изменения давления или температуры, которые в конечном итоге превращают их в соответствующие жидкости; то есть они подвергаются конденсации (при охлаждении) или разжижению (при «сжатии»).

конденсат; из газообразного состояния в жидкое состояние

С другой стороны, газы способны растворяться в жидкостях и некоторых пористых твердых телах (таких как активированный уголь). Пузырьки являются результатом скопления газов, которые еще не растворились в среде и выходят на поверхность жидкости.

Электро- и теплопроводность

В обычных условиях (без ионизации их частиц) газы плохо проводят тепло и электричество. Однако под воздействием большого количества электронов они пропускают через себя ток, как это видно при молнии во время грозы.

С другой стороны, при низком давлении и действии электрического поля некоторые газы, особенно благородные или идеальные, загораются, и их огни используются для дизайна рекламы и ночных плакатов (неоновый свет), а также в знаменитых электроразрядные лампы в уличных фонарях.

Что касается теплопроводности, многие газы ведут себя как теплоизоляторы, поэтому их включение в наполнение волокон, ткани или стеклянных панелей помогает предотвратить прохождение тепла через них и поддерживает постоянную температуру.

Однако есть газы, которые хорошо проводят тепло и могут вызвать более серьезные ожоги, чем ожоги от жидкостей или твердых тел; например, как это происходит с горячим паром выпечки (или эмпанада) или с струями пара, выходящими из котлов.

Реактивность

Обычно реакции с участием газов или там, где они происходят, классифицируются как опасные и обременительные.

Их реакционная способность снова зависит от их химической природы; Однако при простом расширении и мобилизации необходимо проявлять большую осторожность и контроль, поскольку они могут вызвать резкое повышение давления, которое подвергнет риску конструкцию реактора; Не говоря уже о том, насколько эти газы горючие или негорючие.

Поведение газов

Макроскопически можно получить представление о поведении газов, наблюдая, как дым, кольца или литературные «язычки» сигарет развиваются в воздухе. Точно так же, когда взрывается дымовая граната, интересно детализировать движение этих разноцветных облаков.

Однако такие наблюдения зависят от воздействия воздуха, а также от того факта, что в дыме находятся очень мелкие твердые частицы. Следовательно, этих примеров недостаточно, чтобы сделать вывод об истинном поведении газа. Вместо этого были проведены эксперименты и разработана кинетическая теория газов.

Молекулярно и идеально газовые частицы упруго сталкиваются друг с другом, имея линейные, вращательные и колебательные смещения. У них есть соответствующая средняя энергия, которая позволяет им свободно перемещаться в любом пространстве, почти не взаимодействуя или не сталкиваясь с другой частицей по мере увеличения объема вокруг них.

Его поведение будет представлять собой смесь беспорядочного броуновского движения и столкновения некоторых бильярдных шаров, которые непрерывно подпрыгивают между собой и стенками стола; если нет стен, они будут растворяться в бесконечности, если их не сдерживает сила: гравитация.

Форма газов

Газы, в отличие от жидкостей и твердых тел, не относятся к конденсированному типу; то есть агрегации или сцепления его частиц никогда не удается определить форму. Их разделяет с жидкостями то, что они полностью занимают объем емкости, в которой они находятся; однако им не хватает поверхности и поверхностного натяжения.

Если концентрация газа высока, его «язычки» или уже описанные макроскопические формы можно увидеть невооруженным глазом. Они рано или поздно исчезнут из-за действия ветра или простого расширения газа. Таким образом, газы покрывают все углы ограниченного пространства, образуя очень однородные системы.

Теперь теория удобно рассматривает газы как сферы, которые почти не сталкиваются друг с другом; но когда они это делают, они упруго отскакивают.

Эти сферы широко разделены друг от друга, поэтому газы практически «полны» вакуума; отсюда его универсальность, позволяющая проходить через малейшие щели или трещины, а также легкость их значительного сжатия.

Поэтому, какой бы закрытой ни была пекарня, гуляя по соседству, вы обязательно насладитесь ароматом свежеиспеченного хлеба.

Давление газа

Можно было предположить, что из-за того, что сферы или частицы газа так рассредоточены и разделены, они не могут оказывать никакого давления на тела или объекты. Однако атмосфера доказывает, что такое мнение ошибочно: она имеет массу, вес и предотвращает испарение или кипение жидкостей из ниоткуда. Температуры кипения измеряются при атмосферном давлении.

Давление газа становится более поддающимся количественной оценке, если доступны манометры или если они заключены в емкости с недеформируемыми стенками. Таким образом, чем больше частиц газа находится внутри контейнера, тем больше количество столкновений между ними и его стенками.

Эти частицы, когда они сталкиваются со стенками, давят на них, поскольку они оказывают на их поверхность силу, пропорциональную их кинетической энергии. Это как если бы идеальные бильярдные шары были брошены в стену; если их будет много, они могут даже сломаться.

Единицы

Есть много единиц измерения давления газа. Некоторые из самых известных - это миллиметры ртутного столба (мм рт. Ст.), Например торр. Существуют единицы международной системы единиц (СИ), которые определяют паскаль (Па) в Н / м ² ; а от него - килограмм (кПа), мегапаскаль (МПа) и гига (ГПа) паскаль.

Объем газа

Газ занимает и расширяется по всему объему контейнера. Чем больше емкость, тем больше будет объем газа; но его давление и плотность уменьшатся при одинаковом количестве частиц.

С другой стороны, у самого газа есть связанный объем, который зависит не столько от его природы или молекулярной структуры (в идеале), сколько от давления и температурных условий, которые управляют им; это его молярный объем.

В действительности молярный объем варьируется от одного газа к другому, хотя изменения невелики, если они не являются большими и неоднородными молекулами. Например, молярный объем аммиака (NH ₃ , 22,079 л / моль) при 0 ° C и 1 атм отличается от молярного объема гелия (He, 22,435 л / моль).

Все газы имеют молярный объем, который изменяется в зависимости от P и T, и независимо от размера их частиц, их количество всегда одинаково. Следовательно, фактически оно получено с помощью известного числа Авогадро (N _A ).

Основные газовые законы

Поведение газов изучается веками с помощью экспериментов, углубленных наблюдений и интерпретации результатов.

Эти эксперименты позволили установить серию законов, которые, собранные в одно и то же уравнение (уравнение идеальных газов), помогают предсказать реакцию газа на различные условия давления и температуры. Таким образом, существует взаимосвязь между его объемом, температурой и давлением, а также количеством его молей в данной системе.

Среди этих законов следующие четыре: Бойль, Шарль, Гей-Люссак и Авогадро.

Закон Бойля

Повышение давления за счет уменьшения объема емкости. Источник: Габриэль Боливар

Закон Бойля гласит, что при постоянной температуре объем идеального газа обратно пропорционален его давлению; то есть, чем больше емкость, тем меньшее давление на ее стенки будет оказывать такое же количество газа.

Чарльз Лоу

Китайские фонарики или воздушные шары желаний. Источник: Pxhere.

Закон Чарльза гласит, что при постоянном давлении объем идеального газа прямо пропорционален его температуре. Воздушные шары демонстрируют закон Чарльза, потому что при нагревании они надуваются немного больше, а при погружении в жидкий азот они сдуваются, потому что объем газа внутри них сокращается.

Закон Гей-Люссака

Закон Гей-Люссака гласит, что при постоянном объеме давление идеального газа прямо пропорционально его температуре. В хорошо закрытом котле, если газ постепенно нагревается, каждый раз давление внутри него будет больше, потому что стенки котла не деформируются и не расширяются; то есть его объем не меняется, он постоянный.

Закон Авогадро

Наконец, закон Авогадро гласит, что объем, занимаемый идеальным газом, прямо пропорционален количеству его частиц. Таким образом, если у нас есть один моль частиц (6,02 · 10 ²³ ), то у нас будет молярный объем газа.

Типы газов

Горючие газы

Это те газы, компоненты которых служат топливом, поскольку они используются для производства тепловой энергии. Некоторые из них - это природный газ, сжиженный углеводородный газ и водород.

Промышленные газы

Это те промышленные газы, которые продаются населению для различных целей и применений, таких как здравоохранение, пищевая промышленность, защита окружающей среды, металлургия, химическая промышленность, секторы безопасности и другие. Некоторые из этих газов - это кислород, азот, гелий, хлор, водород, окись углерода, пропан, метан, закись азота и другие.

Инертные газы

Это те газы, которые при определенных условиях температуры и давления не вызывают никаких химических или очень слабых реакций. Это неон, аргон, гелий, криптон и ксенон. Они используются в химических процессах, в которых необходимы инертные элементы.

Примеры газообразных элементов и соединений

Какие газовые элементы периодической таблицы в условиях Земли?

Сначала у нас есть водород (H), который образует молекулы H ₂ . Далее следует гелий (He), легчайший благородный газ; а затем азот (N), кислород (O) и фтор (F). Эти последние три также образуют двухатомные молекулы: N ₂ , O ₂ и F ₂ .

После фтора идет неон (Ne), благородный газ, который следует за гелием. Ниже фтора находится хлор (Cl) в форме молекул Cl ₂ .

Далее идут остальные благородные газы: аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe), радон (Rn) и оганесон (Og).

Следовательно, всего их двенадцать газообразных элементов; одиннадцать, если исключить высокорадиоактивный и нестабильный оганесон.

Газообразные соединения

В дополнение к газообразным элементам будут перечислены некоторые распространенные газообразные соединения:

-H ₂ S, сероводород, ответственный за запах тухлых яиц

-NH ₃ , аммиак, острый аромат, который ощущается в использованном мыле.

-CO ₂ , двуокись углерода, парниковый газ

-NO ₂ , диоксид азота

-НЕТ, окись азота, газ, который считался очень токсичным, но играет важную роль в системе кровообращения

-SO ₃ , триоксид серы

-C ₄ H ₁₀ , бутан

-HCl, хлористый водород

-O ₃ , озон

-SF ₆ , гексафторид серы

Ссылки

1. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия (8-е изд.). CENGAGE Обучение.
2. Свойства газов. Получено с: chemed.chem.purdue.edu
3. Wikipedia. (2019). Газ. Получено с: en.wikipedia.org
4. Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (05 декабря 2018). Газы - Общие свойства газов. Получено с: thinkco.com
5. Гарвардские мужские часы здоровья. (2019). Состояние газа. Получено с: health.harvard.edu
6. Редакторы охлаждения электроники. (1 сентября 1998 г.). Теплопроводность газов. Получено с: electronics-cooling.com