GÁZOK: TULAJDONSÁGOK, VISELKEDÉS, ALAK, PÉLDÁK - KÉMIA - 2026

A gázok azok az anyagok vagy vegyületek, amelyek aggregálódási állapota gyenge és szétszórt, ugyanakkor nagymértékben függ az őket szabályozó hőmérsékleti és nyomási körülményektől. Ezek a plazma után talán a második leggazdagabb anyag az egész világegyetemben.

A Földön a gázok alkotják a légkör rétegeit, az exoszférától a troposzféraig és a levegőn, amelyet belélegzünk. Bár egy gáz láthatatlan, ha nagy tereken, például az égen keresztül terjed, felhők mozgásával, egy malom pengéjének fordulatával vagy hideg éghajlati körülmények között szájainkból kilégzett gőzökkel észlelhető.

A gázok megfigyelhetők az ipari vagy otthoni kéményekben, valamint a vulkánokból származó füsttornyokban. Forrás: Pxhere.

Hasonlóképpen, a negatív környezeti szempontokra figyelve, a járművek kipufogócsöveiben lévő fekete füstben, a gyárakban található tornyok füstoszlopain vagy az erdő égésekor felmerült füstben figyeljük meg.

Gáznemű jelenségekkel is szembe kell néznie, amikor a csatornából kilépő gőzöket látja, a mocsarak és temetők csapdáján, a haltartályok belsejében robbant, az égbe szabaduló hélium léggömbökön, a a növények által fotoszintézisük eredményeként felszabaduló oxigén, még a békés és szétfúvódás során is.

Ahol a gázokat megfigyelik, azt jelenti, hogy kémiai reakció zajlott, kivéve ha azokat közvetlenül a levegőből rögzítik vagy asszimilálják, a gázok fő forrása (felületesen) a bolygón. A hőmérséklet emelkedésével minden anyag (kémiai elem) gázokká alakul át, beleértve a fémeket is, mint például vas, arany és ezüst.

A gázok kémiai jellegétől függetlenül mindnyájan közös a nagy távolság, amely elválasztja részecskéiket (atomok, molekulák, ionok stb.), Amelyek kaotikusan és önkényesen mozognak egy adott térfogaton vagy térben.

A gázok tulajdonságai

A szilárd, folyékony és gázmolekulák különbségei

Fizikai

A gázok fizikai tulajdonságai az adott anyagtól vagy vegyülettől függően változnak. A gázokat népszerûen összekapcsolják a rossz szagokkal vagy az elakadással, akár kéntartalmuk, akár illékony aminok jelenléte miatt. Hasonlóképpen, zöldes, barna vagy sárgás színű színekkel jelenítik meg őket, amelyek megfélemlítik és rossz előjeleket adnak.

A legtöbb gáz, vagy legalábbis a leggyakoribb, valójában színtelen és szagtalan. Noha megfoghatatlanok, a bőrön érezhetők, és ellenállnak a mozgásnak, sőt viszkózus rétegeket képeznek a rajtuk áthaladó testekre (ahogy a repülőgépekkel történik).

Minden gáz megváltozhat a nyomásban vagy a hőmérsékleten, ami végül a megfelelő folyadékká alakul. vagyis kondenzációt (hűtés esetén) vagy cseppfolyósodást (ha „megnyomják”) szenvednek.

kondenzációs; gáznemű állapotból folyékony állapotba

Másrészt a gázok képesek oldódni folyadékokban és néhány porózus szilárd anyagban (például aktív szén). A buborékok olyan gázok felhalmozódásának eredménye, amelyek még nem oldódtak fel a közegben és a folyadék felületére távoznak.

Elektromos és hővezető képesség

Normál körülmények között (a részecskék ionizációja nélkül) a gázok rossz hővezetőket képeznek. Számos elektronkal történő feszültség esetén azonban lehetővé teszik, hogy az áram áthaladjon rajtuk keresztül, amint azt a villámok villámlása látja.

Másrészről alacsony nyomáson és elektromos mezőnek kitéve néhány gáz, különösen a nemes vagy a tökéletes gázok felgyulladnak, és lámpájukat reklámok és éjszakai plakátok (neonfény) tervezésére, valamint a híres elektromos kisülőlámpák az utcai lámpákban.

A hővezető képesség szempontjából sok gáz hőszigetelő anyagként viselkedik, így azok beépítése a szálak, szövetek vagy üveglapok kitöltéséhez segít megakadályozni, hogy a hő áthaladjon rajtuk keresztül, és állandó hőmérsékletet tart fenn.

Vannak olyan gázok, amelyek jó hővezetőket képeznek, és súlyosabb égési sérüléseket okozhatnak, mint a folyadékok vagy szilárd anyagok; például amint ez történik a sült cupcakes (vagy empanada) forró gőzével, vagy a kazánokból kilépő gőzsugárral.

Reakcióképesség

Általában azokat a reakciókat, amelyekben gázok vesznek részt, vagy ahol ezek előfordulnak, veszélyesnek és nehézkesnek tekintik.

Reakcióképességük ismét kémiai természetétől függ; Ha azonban könnyedén kiterjesztik és mozgatják, nagyobb gondossággal és irányítással kell eljárni, mivel ezek drasztikus nyomásnövekedést válthatnak ki, amely veszélybe sodorja a reaktor szerkezetét; Nem is beszélve arról, hogy ezek a gázok milyen gyúlékonyak vagy nem éghetők.

A gázok viselkedése

Makroszkopikusan képet kaphat a gázok viselkedéséről, ha megfigyeljük, hogyan alakul a füst, a gyűrűk vagy a cigaretta irodalmi "nyelvei". Hasonlóképpen, amikor egy füstölőgránát robbant fel, érdekes részletezni ezen különféle színű felhők mozgását.

Az ilyen megfigyelések azonban ki vannak téve a levegő hatásának, valamint annak a ténynek, hogy a füstben nagyon finom szilárd részecskék szuszpendálódnak. Ezért ezek a példák nem elegendőek ahhoz, hogy következtetést vonjunk le a gáz valódi viselkedéséről. Ehelyett kísérleteket végeztek, és kidolgozták a gázok kinetikai elméletét.

Molekulárisan és ideális esetben a gáznemű részecskék rugalmasan ütköznek egymással, lineáris, forgási és rezgési elmozdulásokkal. Kapcsolódó átlagos energiájuk van, amely lehetővé teszi számukra, hogy bármilyen térben szabadon mozoghassanak anélkül, hogy szinte kölcsönhatásba lépnének, vagy ütköznének egy másik részecskével, amikor a térfogat körül nőne.

Magatartása a szokatlan Brown-mozgalom keveréke, és néhány olyan biliárdgolyó ütközéseinek keveréke, amelyek szüntelenül ugrálnak egymás és az asztal falai között; ha nincsenek falak, akkor a végtelenségbe diffundálnak, hacsak nem erőltenek őket egy erő: gravitáció.

A gázok formája

A folyadékokkal és szilárd anyagokkal ellentétben a gázok nem kondenzált típusúak; vagyis részecskéinek aggregálódása vagy kohéziója soha nem képes meghatározni egy alakot. A folyadékokkal megosztják azt a tényt, hogy teljes mértékben elfoglalják az őket tartalmazó tartály térfogatát; azonban nincs felületi és felületi feszültségük.

Ha a gázkoncentráció magas, annak "nyelvei" vagy a már leírt makroszkopikus formák szabad szemmel láthatók. Ezek előbb vagy utóbb a szél hatására vagy a gáz puszta megnövekedése miatt eltűnnek. A gázok ezért a korlátozott tér minden sarkát lefedik, és rendkívül homogén rendszerekből származnak.

Az elmélet szerint a gázokat olyan gömböknek tekintik, amelyek alig ütköznek egymással; de amikor megteszik, rugalmasan visszapattan.

Ezek a gömbök széles körben el vannak választva egymástól, tehát a gázok gyakorlatilag "tele vannak" vákuummal; ennélfogva a sokrétűsége a legkisebb hasításon vagy hasadékon való áthaladáshoz, valamint a könnyű képesség, hogy jelentősen összenyomhassa őket.

Ezért, függetlenül attól, hogy zárt a pékségüzem, ha a szomszédságban sétálsz, az biztos, hogy élvezni fogja a frissen sült kenyér aromáját.

Gáz nyomása

Azt lehetne hinni, hogy mivel a gáz gömbjei vagy részecskéi ilyen szétszórtan és elválasztva vannak, képtelenek bármilyen nyomást kifejteni a testekre vagy tárgyakra. A légkör azonban bizonyítja, hogy egy ilyen hit téves: tömege, súlya és megakadályozza a folyadékok elpárolgását vagy forrását a semmiből. A forráspontokat légköri nyomáson mérjük.

A gáznyomások számszerűsíthetővé válnak, ha rendelkezésre állnak manométerek, vagy ha deformálatlan falakkal ellátott tartályokba vannak zárva. Így minél több gáz részecske van a tartályban, annál nagyobb az ütközések száma közöttük és a falon.

Ezek a részecskék, amikor ütköznek a falakkal, nyomják meg őket, mivel a felületükön kinetikus energiájukkal arányos erőt gyakorolnak. Olyan, mintha az ideális biliárdgolyókat falra dobnák; ha sokan találják meg őket nagy sebességgel, akkor még eltörhet.

egységek

Számos egység kíséri a gáznyomás mérését. A legismertebbek közé tartozik a higany milliméter (Hgmm), például a torr. Vannak olyan egységek a nemzetközi rendszerben (SI), amelyek N / m ² -ben határozzák meg a pascal-t (Pa); és tőle a kilo (kPa), mega (MPa) és a giga (GPa) pascal.

A gáz mennyisége

Egy gáz elfoglalja és kibővül a tartály teljes térfogatában. Minél nagyobb a tartály, annál nagyobb lesz a gáz mennyisége is; de mind a nyomása, mind a sűrűsége ugyanolyan mennyiségű részecskénél csökken.

Magának a gáznak viszont van egy kapcsolódó térfogata, amely nem annyira függ annak természetétől vagy molekuláris szerkezetétől (ideális esetben), hanem attól a nyomástól és hőmérséklettől függő körülményektől, amelyek azt befolyásolják; ez a moláris térfogata.

A valóságban a moláris térfogat gázonként változik, bár a variációk kicsi, ha nem nagy és heterogén molekulák. Például, a moláris térfogata ammónia (NH ₃, 22,079 liter / mol) 0 ° C-on és 1 atm, abban különbözik a hélium (He, 22,435 liter / mol).

Minden gáznak olyan moláris térfogata van, amely P és T függvényében változik, és függetlenül attól, hogy milyen nagyok a részecskék, számuk mindig azonos. Valójában tehát az úgynevezett Avogadro-számból (N _A) származik.

Fő gázszabályok

A gázok viselkedését évszázadok óta vizsgálják kísérletek, mélyreható megfigyelések és az eredmények értelmezése révén.

Az ilyen kísérletek lehetővé tették egy sor olyan törvény létrehozását, amelyek ugyanabba az egyenletbe (az ideális gázok egyenlegébe) állítják elő a gáz válaszának előrejelzését különböző nyomás- és hőmérsékleti viszonyok között. Ilyen módon fennáll a kapcsolat térfogata, hőmérséklete és nyomása, valamint az adott rendszerben lévő molok száma között.

E törvények között szerepel a következő négy: Boyle, Charles, Gay-Lussac és Avogadro.

Boyle törvénye

Növeli a nyomást a tartály térfogatának csökkentésével. Forrás: Gabriel Bolívar

Boyle törvénye szerint állandó hőmérsékleten az ideális gáz térfogata fordítottan arányos a nyomásával; vagyis minél nagyobb a tartály, annál alacsonyabb a nyomás, amelyet falai ugyanolyan mennyiségű gázból fognak átélni.

Charles törvény

Kínai lámpások vagy kívánság lufi. Forrás: Pxhere.

Károly törvénye szerint állandó nyomáson az ideális gáz térfogata közvetlenül arányos a hőmérsékletével. A léggömbök demonstrálják Károly törvényét, mert ha hevítik, akkor egy kicsit felfújnak, miközben folyékony nitrogénbe merülnek, akkor leereszkednek, mert a benne levő gáz mennyisége összehúzódik.

Meleg-Lussac törvény

A Gay-Lussac törvénye szerint állandó térfogat esetén az ideális gáz nyomása közvetlenül arányos annak hőmérsékletével. Egy jól lezárt üstben, ha egy gázt fokozatosan hevítenek, a benne lévő nyomás minden alkalommal nagyobb lesz, mivel az üst falai nem deformálódnak vagy tágulnak; vagyis a térfogata nem változik, állandó.

Avogadro törvénye

Végül, az Avogadro törvény kimondja, hogy az ideális gáz által elfoglalt térfogat közvetlenül arányos részecskéinek számával. Tehát, ha van egy mol részecskénk (6,02 · 10 ²³), akkor a gáz moláris térfogata lesz.

A gázok típusai

Éghető gázok

Ezek azok a gázok, amelyek komponensei tüzelőanyagként működnek, mert hőenergia előállítására használják őket. Néhány ezek közül a földgáz, a cseppfolyósított ásványolaj és a hidrogén.

Ipari gázok

Ezek azok a gyártott gázok, amelyeket különféle felhasználásokra és felhasználásokra értékesítenek a nyilvánosság számára, például az egészségügy, az élelmiszerek, a környezetvédelem, a kohászat, a vegyipar, a biztonsági ágazat számára. Ezen gázok némelyike ​​oxigén, nitrogén, hélium, klór, hidrogén, szén-monoxid, propán, metán, dinitrogén-oxid, többek között.

Inert gázok

Ezek azok a gázok, amelyek meghatározott hőmérsékleti és nyomásviszonyok között nem okoznak semmilyen kémiai vagy nagyon alacsony reakciót. Ezek neon, argon, hélium, kripton és xenon. Olyan kémiai folyamatokban használják őket, amelyekben nem reaktív elemekre van szükség.

Példák gáznemű elemekre és vegyületekre

Melyek a periódusos rendszer gáznemű elemei a Föld körülményei között?

Először meg hidrogénatom (H), amely részét H ₂ molekulák. Hélium (He), a legkönnyebb nemesgáz, következik; majd nitrogén (N), oxigén (O) és fluor (F). E három utóbbi is képezik kétatomos molekulák: N ₂, O _2, és F ₂.

Miután a fluort neon (Ne) kapja, a héliumot követő nemesgáz. Az alábbiakban fluor- van klór- (Cl), formájában Cl ₂ molekula.

Ezután a többi nemesgáz: argon (Ar), kripton (Kr), xenon (Xe), radon (Rn) és oganeson (Og).

Ezért ezek összesen tizenkét gáznemű elem; tizenegy, ha kizárjuk a nagyon radioaktív és instabil oganesont.

Gáznemű vegyületek

A gáznemű elemek mellett néhány általános gáznemű vegyületet felsorolnak:

-H ₂ S, hidrogén-szulfid, felelős az illata rothadt tojás

-NH ₃, ammónia, az a csípős aroma, amelyet a használt szappanokban érzékelnek

-CO ₂, szén-dioxid, üvegházhatású gáz

-NO ₂, nitrogén-dioxid

-NO, nitrogén-monoxid, egy olyan gáz, amelyről azt hitték, hogy nagyon mérgező, de fontos szerepet játszik a keringési rendszerben

-SO ₃, kén-trioxid

-C ₄ H ₁₀, bután

-HCl, hidrogén-klorid

-O ₃, ózon

-SF ₆, kén-hexafluorid

Irodalom

1. Whitten, Davis, Peck és Stanley. (2008). Kémia (8. kiadás). CENGAGE Tanulás.
2. A gázok tulajdonságai. Helyreállítva: chemed.chem.purdue.edu
3. Wikipedia. (2019). Gáz. Helyreállítva: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018. december 05.). Gázok - A gázok általános tulajdonságai. Helyreállítva: gondolat.com
5. Harvard Férfi Egészségfigyelő. (2019). A gáz állapota. Helyreállítva: health.harvard.edu
6. Elektronikai hűtési szerkesztők. (1998. szeptember 1.). A gázok hővezető képessége. Helyreállítva: elektronika-hűtés.com