GAZE: PROPRIETĂȚI, COMPORTAMENT, FORMĂ, EXEMPLE - CHIMIE - 2025

Cele Gazele sunt toate acele substanțe sau compuși ale căror stări de agregare sunt slabe și dispersate, în timp ce foarte dependentă de condițiile de temperatură și presiune care guvernează peste ele. Ele sunt poate a doua cea mai abundentă formă de materie din întregul Univers după plasmă.

Pe Pământ, gazele alcătuiesc straturile atmosferei, de la exosferă la troposferă și aerul pe care îl respirăm. Deși un gaz este invizibil atunci când este difuzat prin spații mari, cum ar fi cerul, este detectat de mișcarea norilor, de întoarcerile palelor unei mori sau de vaporii expirați din gurile noastre în climele reci.

Gazele pot fi observate în coșurile de fum industriale sau casnice, precum și în turnurile de fum emanate de vulcani. Sursa: Pxhere.

De asemenea, mergând la aspectele negative ale mediului, se observă în fumul negru din conductele de eșapament ale vehiculelor, în coloanele de fum ale turnurilor situate în fabrici sau în fumul ridicat atunci când o pădure arde.

De asemenea, vă confruntați cu fenomene gazoase atunci când vedeți vapori care ies din canalizare, în fâșia mlaștinilor și cimitirelor, în balonarea din rezervoarele de pește, în baloanele cu heliu care sunt eliberate pe cer, în oxigen eliberat de plante ca urmare a fotosintezei lor, și chiar în eructare și flatulență.

Oriunde sunt observate gaze înseamnă că a existat o reacție chimică, cu excepția cazului în care sunt fixate sau asimilate direct din aer, principala sursă de gaze (superficial) pe planetă. Pe măsură ce temperaturile cresc, toate substanțele (elemente chimice) se vor transforma în gaze, inclusiv metale precum fier, aur și argint.

Indiferent de natura chimică a gazelor, toate au în comun distanța mare care separă particulele lor (atomi, molecule, ioni etc.), care se mișcă haotic și arbitrar printr-un volum sau spațiu dat.

Proprietățile gazelor

Diferențe în moleculele de solid, lichid și gaz

Fizic

Proprietățile fizice ale gazelor variază în funcție de ce substanță sau compus este implicat. Gazele sunt asociate în mod popular cu mirosuri rele sau putrefacție, fie datorită conținutului de sulf, fie prezenței aminelor volatile. De asemenea, ele sunt vizualizate cu colorații verzuie, maro sau gălbuie, care intimidează și dau un om prost.

Cu toate acestea, majoritatea gazelor, sau cel puțin cele mai abundente, sunt de fapt incolore și inodore. Deși sunt evazive, ele pot fi simțite pe piele și rezistă la mișcare, chiar creând straturi vâscoase pe corpurile care trec prin ele (așa cum se întâmplă cu avioanele).

Toate gazele pot suferi modificări ale presiunii sau temperaturii care le sfârșesc transformând în lichidele respective; adică suferă condens (dacă este răcit) sau lichefiere (dacă este „apăsat”).

Condensare; de la starea gazoasă la starea lichidă

Pe de altă parte, gazele sunt capabile să se dizolve în lichide și unele solide poroase (cum ar fi carbon activat). Bulele sunt rezultatul acumulărilor de gaze care încă nu s-au dizolvat în mediu și care scapă la suprafața lichidului.

Conductivitate electrică și termică

În condiții normale (fără ionizarea particulelor lor), gazele sunt conductoare slabe ale căldurii și electricității. Cu toate acestea, atunci când sunt stresați cu mulți electroni, ei permit trecerea curentului prin ei, așa cum se vede în fulgere în timpul furtunilor.

Pe de altă parte, la presiuni scăzute și supuse unui câmp electric, se aprind unele gaze, în special cele nobile sau perfecte, iar luminile lor sunt utilizate pentru proiectarea reclamelor și afișelor de noapte (lumină de neon), precum și în celebrul lămpi de descărcare electrică în felinare stradale.

În ceea ce privește conductivitatea termică, multe gaze se comportă ca izolatori termici, astfel încât încorporarea lor în umplerea fibrelor, țesăturilor sau panourilor de sticlă, ajută la prevenirea trecerii căldurii prin ele și menține temperatura constantă.

Cu toate acestea, există gaze care sunt bune conductoare de căldură și pot provoca arsuri mai grave decât cele cauzate de lichide sau solide; de exemplu, așa cum se întâmplă cu aburul fierbinte al cupcakes-urilor coapte (sau empanadas) sau cu jeturile de abur care scapă de pe cazane.

reactivitatea

În general, reacțiile care implică gaze sau unde apar, sunt clasificate drept periculoase și greoaie.

Reactivitatea lor depinde, din nou, de natura lor chimică; Cu toate acestea, atunci când se extinde și se mișcă cu mare ușurință, trebuie să se exercite mai multă îngrijire și control, deoarece acestea pot declanșa creșteri drastice ale presiunii care pun în pericol structura reactorului; Asta nu înseamnă că cât de mari sunt aceste gaze inflamabile sau neinflamabile.

Comportamentul gazelor

Macroscopic se poate face o idee despre comportamentul gazelor, asistând la modul în care fumul, inelele sau „limbile” literare ale țigărilor evoluează în aer. De asemenea, atunci când explodează o grenadă de fum, este interesant să detaliem mișcarea acestor nori diferiți de culoare.

Totuși, astfel de observații sunt supuse acțiunii aerului, precum și faptului că există particule solide foarte fine suspendate în fum. Prin urmare, aceste exemple nu sunt suficiente pentru a ajunge la o concluzie cu privire la comportamentul adevărat al unui gaz. În schimb, au fost efectuate experimente și s-a dezvoltat teoria cinetică a gazelor.

Molecular și ideal, particulele gazoase se ciocnesc elastic între ele, având deplasări liniare, rotative și vibraționale. Au o energie medie asociată, care le permite să călătorească liber prin orice spațiu fără să interacționeze aproape sau să se ciocnească cu o altă particulă pe măsură ce volumul din jurul lor crește.

Comportamentul său ar urma să fie un amestec al mișcării erotice browniene, și a unor ciocniri ale unor bile de biliard care sărind neîncetat între ele și pereții mesei; dacă nu există pereți, aceștia se difuzează la infinit, cu excepția cazului în care sunt ținuți de o forță: gravitația.

Forma de gaze

Gazele, spre deosebire de lichide și solide, nu sunt materie de tipul condensului; adică agregarea sau coeziunea particulelor sale nu reușește niciodată să definească o formă. Ei împărtășesc cu lichide faptul că ocupă complet volumul recipientului care le conține; cu toate acestea, le lipsește tensiunea de suprafață și suprafață.

Dacă concentrația de gaz este mare, „limbile” sale sau formele macroscopice deja descrise pot fi văzute cu ochiul liber. Acestea, mai devreme sau mai târziu, vor ajunge să dispară din cauza acțiunii vântului sau a simplei extinderi a gazului. Prin urmare, gazele acoperă toate colțurile spațiului limitat care generează sisteme extrem de omogene.

Acum, teoria consideră convenabil gazele ca sfere care cu greu se ciocnesc între ele; dar atunci când se descurcă, ei revin elastic.

Aceste sfere sunt foarte separate între ele, astfel încât gazele sunt practic „pline” de vid; prin urmare, versatilitatea sa de a trece prin cea mai mică fanta sau fisură și ușurința de a le putea comprima semnificativ.

De aceea, oricât de închisă este o instalație de panificație, dacă mergeți alături, este sigur că vă veți bucura de aroma pâinii proaspăt coapte.

Presiunea unui gaz

S-ar putea crede că, deoarece sferele sau particulele de gaz sunt atât de dispersate și separate, acestea sunt incapabile să genereze orice presiune asupra corpurilor sau obiectelor. Cu toate acestea, atmosfera dovedește că o astfel de credință este falsă: are masă, greutate și împiedică lichidele să se evapore sau să fiarbă de nicăieri. Punctele de fierbere sunt măsurate la presiunea atmosferică.

Presiunile asupra gazelor devin mai cuantificabile dacă sunt disponibile manometre sau dacă sunt închise în containere cu pereți nedeformabili. Astfel, cu cât sunt mai multe particule de gaz în interiorul containerului, cu atât este mai mare numărul de ciocniri între ele și pereții acestuia.

Aceste particule, atunci când se ciocnesc cu pereții, le presează, deoarece exercită o forță proporțională cu energia cinetică de pe suprafața lor. Este ca și cum mingile ideale de biliard ar fi aruncate la un perete; dacă sunt mulți care îi lovesc cu viteză mare, s-ar putea chiar să se rupă.

Unități

Există multe unități care însoțesc măsurătorile presiunii unui gaz. Unele dintre cele mai cunoscute sunt milimetri de mercur (mmHg), cum ar fi torrul. Există cele ale sistemului internațional de unități (SI) care definesc pascalul (Pa) în termeni de N / m ² ; iar de la el, pascalul kilo (kPa), mega (MPa) și giga (GPa).

Volumul unui gaz

Un gaz ocupă și se extinde pe tot volumul containerului. Cu cât este mai mare recipientul, volumul gazului va fi prea mare; dar atât presiunea, cât și densitatea acesteia vor scădea pentru aceeași cantitate de particule.

Gazul în sine, în schimb, are un volum asociat care nu depinde atât de natura sau structura moleculară (în mod ideal), ci de condițiile de presiune și temperatură care guvernează asupra lui; aceasta este, volumul său molar.

În realitate, volumul molar variază de la un gaz la altul, deși variațiile sunt mici dacă nu sunt molecule mari și eterogene. De exemplu, volumul molar de amoniac (NH ₃ , 22,079 L / mol) la 0 ° C și 1 atm, diferă de cel al heliului (He, 22,435 L / mol).

Toate gazele au un volum molar care se schimbă în funcție de P și T și, oricât de mari sunt particulele lor, numărul acestora este întotdeauna același. De aici rezultă, de fapt, ceea ce este cunoscut numărul lui Avogadro (N _A ).

Principalele legi privind gazele

Comportamentul gazelor a fost studiat timp de secole prin experimente, observații în profunzime și interpretarea rezultatelor.

Aceste experimente au făcut posibilă stabilirea unei serii de legi care, adunate în aceeași ecuație (cea a gazelor ideale), ajută la prezicerea răspunsurilor unui gaz la diferite condiții de presiune și temperatură. În acest fel, există o relație între volumul, temperatura și presiunea sa, precum și numărul alunitelor sale într-un sistem dat.

Printre aceste legi se numără următoarele patru: Boyle, Charles, Gay-Lussac și Avogadro.

Legea lui Boyle

Creșterea presiunii prin reducerea volumului recipientului. Sursa: Gabriel Bolívar

Legea lui Boyle prevede că la temperatura constantă, volumul unui gaz ideal este invers proporțional cu presiunea sa; adică, cu cât este mai mare recipientul, cu atât pereții săi mai mici vor avea o presiune datorită aceleiași cantități de gaz.

Charles Law

Lanterne chinezești sau doresc baloane. Sursa: Pxhere.

Legea lui Charles afirmă că la presiune constantă, volumul unui gaz ideal este direct proporțional cu temperatura lui. Baloanele demonstrează legea lui Charles, pentru că dacă sunt încălzite se umflă puțin mai mult, în timp ce, dacă sunt scufundate în azot lichid, se dezumflă pentru că volumul gazului din interiorul acestora se contractă.

Legea Gay-Lussac

Legea lui Gay-Lussac precizează că, la volum constant, presiunea unui gaz ideal este direct proporțională cu temperatura sa. Într-un cazan bine închis, dacă un gaz este încălzit progresiv, de fiecare dată presiunea din interior va fi mai mare, deoarece pereții cazanului nu se deformează sau se extind; adică volumul său nu se schimbă, este constant.

Legea lui Avogadro

În sfârșit, legea lui Avogadro precizează că volumul ocupat de un gaz ideal este direct proporțional cu numărul particulelor sale. Astfel, dacă avem un mol de particule (6,02 · 10 ²³ ), atunci vom avea volumul molar al gazului.

Tipuri de gaze

Gazele combustibile

Sunt acele gaze ale căror componente funcționează ca combustibili, deoarece sunt utilizate pentru producerea de energie termică. Unele dintre ele sunt gaze naturale, gaz lichefiat petrol și hidrogen.

Gazele industriale

Sunt acele gaze fabricate care sunt comercializate publicului pentru diferite utilizări și aplicații, precum sectorul sănătății, alimentelor, protecției mediului, metalurgiei, industriei chimice, sectoarelor de securitate, printre altele. Unele dintre aceste gaze sunt oxigenul, azotul, heliul, clorul, hidrogenul, monoxidul de carbon, propanul, metanul, oxidul azotat, printre altele.

Gazele inerte

Sunt acele gaze care în condiții specifice de temperatură și presiune nu generează nicio reacție chimică sau una foarte scăzută. Sunt neon, argon, heliu, kripton și xenon. Sunt utilizate în procese chimice în care sunt necesare elemente non-reactive.

Exemple de elemente gazoase și compuși

Care sunt elementele gazoase ale tabelului periodic în condițiile Pământului?

Avem mai întâi de hidrogen (H), care formează H ₂ molecule . Urmează Helium (He), cel mai ușor gaz nobil; apoi azot (N), oxigen (O) și fluor (F). Aceste ultime trei formează , de asemenea , molecule diatomice: N ₂ , O _2, și F ₂ .

După ce fluorul vine neonul (Ne), gazul nobil care urmează heliul. Sub fluor avem clor (CI), sub formă de Cl ₂ molecule .

În continuare avem restul de gaze nobile: argon (Ar), kripton (Kr), xenon (Xe), radon (Rn) și oganeson (Og).

Prin urmare, ele sunt în total douăsprezece elemente gazoase; unsprezece dacă excludem oganesonul extrem de radioactiv și instabil.

Compuși gazoși

Pe lângă elementele gazoase, vor fi enumerați unii compuși gazoși comuni:

-H ₂ S, sulfură de hidrogen, responsabilă pentru mirosul ouălor putrezite

-NH ₃ , amoniac, acea aromă înțepătoare care este percepută în săpunurile utilizate

-CO ₂ , dioxid de carbon, un gaz cu efect de seră

-NO ₂ , dioxid de azot

-NO, monoxid de azot, un gaz despre care se credea a fi foarte toxic, dar joacă un rol important în sistemul circulator

-SO ₃ , trioxid de sulf

-C ₄ H ₁₀ , butan

-HCl, clorură de hidrogen

-O ₃ , ozon

-SF ₆ , hexafluorură de sulf

Referințe

1. Whitten, Davis, Peck și Stanley. (2008). Chimie (Ediția a VIII-a). CENGAGE Învățare.
2. Proprietățile gazelor. Recuperat din: chemed.chem.purdue.edu
3. Wikipedia. (2019). Gaz. Recuperat de la: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, doctorat. (05 decembrie 2018). Gaze - Proprietăți generale ale gazelor. Recuperat de la: thinkco.com
5. Ceas de sănătate pentru bărbați Harvard (2019). Starea gazelor. Recuperat din: health.harvard.edu
6. Editori de răcire electronică. (1 septembrie 1998). Conductivitatea termică a gazelor. Recuperat din: electronic-cooling.com