STAN GAZOWY: CHARAKTERYSTYKA, PRAWO OGÓLNE, PRZYKŁADY - CHEMIA - 2026

Stan gazowy to stan skupienia materii, w którym cząstki są utrzymywane razem przez oddziaływanie słabe, zdolne do poruszania się we wszystkich kierunkach pojemnika, który je zawiera. Ze wszystkich fizycznych stanów materii to gazowy przejawia największą swobodę i chaos.

Gazy wywierają ciśnienie, przenoszą ciepło i składają się z wszelkiego rodzaju małych cząstek. Nasza atmosfera i powietrze, którym oddychamy, jest przejawem stanu gazowego na Ziemi.

W emanacjach dymu można obserwować zachowanie gazów, zanim zostaną one rozproszone w atmosferze. Źródło: Pexels.

Przykładami gazów są gazy cieplarniane, takie jak para wodna, dwutlenek węgla, metan lub ozon. Dwutlenek węgla, który wydychamy z oddechem, to kolejny przykład substancji gazowej.

Cząstki gazowe są wiązane przez słabe oddziaływania i przemieszczają się przez pojemnik. Zaobserwowano, że cząstki stanu ciekłego są bardziej zjednoczone, a cząstki ciała stałego ściśle zjednoczone

Na przykład ciecze i ciała stałe nie przemieszczają się na pozycje wykraczające poza ich własne ograniczenia materiałowe, a gazy nie. Dym z papierosów, z kominów i z wież, pokazuje na własne oczy, jak gaz unosi się i rozchodzi po otoczeniu, nic go nie powstrzymując.

Charakterystyka stanu gazowego

Brakuje objętości lub kształtu

Stan gazowy charakteryzuje się tym, że nie ma określonego kształtu ani objętości. Jeśli nie ma granic, które mogłyby go powstrzymać, rozprzestrzeni się w atmosferze. Nawet jak hel ucieknie z Ziemi.

Gaz może mieć tylko kształt narzucony przez pojemnik. Jeśli pojemnik jest cylindryczny, gaz będzie miał kształt cylindra.

Zły przewodnik ciepła

Stan ten charakteryzuje się również tym, że jest słabym przewodnikiem zarówno ciepła, jak i elektryczności. Jest na ogół mniej gęsty w porównaniu do stanów stałych i ciekłych.

Ponieważ większość gazów, takich jak tlen i dwutlenek węgla, jest bezbarwna, można określić, ile z nich znajduje się w pojemniku, mierząc ich ciśnienie.

Odczynniki

Gazy są zwykle bardziej reaktywne, z wyjątkiem gazów szlachetnych, niż ciecze lub ciała stałe, dlatego są potencjalnie niebezpieczne ze względu na zagrożenie pożarowe lub z powodu łatwego przenikania do dróg oddechowych ludzi.

Małe cząsteczki

Cząstki gazowe są również zwykle małe, będąc atomami lub prostymi cząsteczkami.

Na przykład wodór, H ₂ , to bardzo mała cząsteczka złożona z dwóch atomów wodoru. Mamy też hel, He, którego atomy są jeszcze mniejsze.

Interakcje

Oddziaływania w stanie gazowym są pomijalne. Pod tym względem różni się ogromnie od stanu ciekłego i stałego, w którym jego cząstki są bardzo spójne i silnie oddziałują ze sobą. W cząsteczkach, które tworzą stan ciekły i stały, nie ma między nimi pewnej próżni molekularnej.

Cząsteczki w stanie gazowym są bardzo daleko od siebie, jest między nimi duża próżnia. Nie jest już próżnią na skalę molekularną. Dystans, który je dzieli, jest tak duży, że każda cząsteczka w gazie jest wolna, obojętna na otoczenie, chyba że na chaotycznej trajektorii zderzy się z inną cząsteczką lub ze ścianą pojemnika.

Jeśli przyjmiemy, że nie ma pojemnika, próżnię między cząsteczkami gazu może wypełnić powietrze, które popycha i ciągnie gaz w kierunku jego prądu. Dlatego powietrze, które składa się z mieszaniny gazowej, jest zdolne do deformowania i rozprowadzania substancji gazowych po niebie, o ile nie są one dużo gęstsze.

Ogólne prawo stanu gazowego

Eksperymentalne badanie zachowania i mechaniki gazów doprowadziło do powstania kilku praw (Boyle, Charles, Gay-Lussac), które łącznie pozwalają przewidzieć, jakie będą parametry dowolnego układu gazowego lub zjawiska, czyli jaka będzie jego temperatura, objętość i ciśnienie.

To ogólne prawo ma następujące wyrażenie matematyczne:

P = KT / V

Gdzie K jest stałą, P - ciśnieniem, V - objętością, a T - temperaturą gazu w kelwinach. Tak więc, znając dwie zmienne (powiedzmy P i V), można rozwiązać trzecią, która stałaby się nieznaną (T).

To prawo pozwala nam na przykład wiedzieć, jaka musi być temperatura gazu zamkniętego w zbiorniku o objętości V, aby wykazywać ciśnienie P.

Jeśli dodamy do tego prawa udział Amadeusa Avogadro, to będziemy mieli prawo gazu doskonałego, które obejmuje również liczbę cząstek, a wraz z nimi stężenie molowe gazu:

P = nRT / V

Gdzie n odpowiada liczbie moli gazu. Równanie można przepisać jako:

P = cRT

Gdzie c jest stężeniem molowym gazu (n / V). Tak więc z ogólnego prawa uzyskuje się prawo idealne, które opisuje, w jaki sposób ciśnienie, stężenie, temperatura i objętość gazu doskonałego są powiązane.

Przykłady stanu gazowego

Elementy gazowe

Sam układ okresowy oferuje dobry repertuar przykładów pierwiastków występujących na Ziemi w postaci gazów. Między nimi mamy:

-Wodór

-Hel

-Azot

-Tlen

-Fluor

-Chlor

-Neon

-Argon

-Krypton

-Ksenon

Nie oznacza to, że inne pierwiastki nie mogą stać się gazowe. Na przykład metale mogą przekształcić się w gazy, jeśli zostaną poddane temperaturom wyższym niż ich odpowiednie temperatury wrzenia. Zatem mogą występować gazy z cząstek żelaza, rtęci, srebra, złota, miedzi, cyrkonu, irydu, osmu; z dowolnego metalu.

Związki gazowe

Na poniższej liście mamy kilka przykładów związków gazowych:

-Tlenek węgla, CO

Struktura Lewisa tlenku węgla

-Dwutlenek węgla, CO ₂ (gaz, który tworzy nasze wydechy)

-Aoniak, NH ₃ (substancja niezbędna do niekończących się procesów przemysłowych)

-Trójtlenek siarki, SO ₃

-Metan, CH ₄ (gaz domowy, z którego jest gotowany)

Struktura metanu

-Etan, CH ₃ CH ₃

-Dwutlenek azotu, NO ₂ (brązowy gaz)

-Fosgen, COCl ₂ (substancja silnie trująca)

-Air (będący mieszaniną azotu, tlenu, argonu i innych gazów)

-Opary wodne, H ₂ O (który jest częścią chmur, gejzerów, parowników maszynowych itp.).

-Acetylen, HC≡CH

Wzór strukturalny acetylenu

-Oary jodu, I ₂ (fioletowy gaz)

- Sześciofluorek siarki, SF ₆ (bardzo gęsty i ciężki gaz)

-Hydrazyna, N ₂ H ₄

-Chlorowodór, HCl (który po rozpuszczeniu w wodzie wytwarza kwas solny)

Bibliografia

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia (8th ed.). CENGAGE Learning.
2. Wikipedia. (2020). Gaz. Odzyskane z: en.wikipedia.org
3. Edward A. Mason. (6 lutego 2020). Gaz. Encyclopædia Britannica. Odzyskany z: britannica.com
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 lutego 2020). Definicja gazu i przykłady w chemii. Odzyskany z: thinkco.com
5. Maria Estela Raffino. (12 lutego 2020). Co to jest stan gazowy? Odzyskany z: concept.de