كما نعلم بالفعل ، توجد كل المواد الموجودة على الأرض في شكل مادة صلبة أو سائلة أو غازية ، وأن المواد الصلبة والسوائل والغازات كلها مصنوعة من جسيمات دقيقة للغاية تسمى الذرات والجزيئات. لكن حالات المادة الثلاث تختلف عن بعضها البعض.
في هذا الدرس ، سوف نتعلم بمزيد من التفاصيل حول الغازات. سنناقش ما يلي:
الغازات في كل مكان حولنا. الغازات ، مثل أشكال المادة الأخرى ، لها خصائص فيزيائية مثل اللون والرائحة والذوق ، ولكن بشكل عام ، تميل الغازات إلى أن تكون عديمة اللون والرائحة. الهواء الذي نتنفسه هو خليط من الغازات. بخار الماء وبخار الماء عبارة عن ماء في الطور الغازي (البخار هو المرحلة الغازية للمواد التي تكون إما صلبة أو سائلة عند درجات حرارة وضغوط قياسية). حتى داخل أجسادنا ، الغازات موجودة.
الغازات هي حالة المادة التي تكون فيها الجسيمات عادة متباعدة جدًا عن بعضها البعض ، وتتحرك بسرعة كبيرة ، ولا تنجذب بشكل خاص إلى بعضها البعض. الغاز هو حالة مادة ليس لها شكل ثابت ولا حجم ثابت. الغاز مادة شبيهة بالهواء ، تتمدد لملء الفراغ الموجود فيه. الغازات أقل كثافة من حالات المادة الأخرى. هناك قدر كبير من الفراغ بين الجسيمات. تحتوي الجسيمات الموجودة في الغازات على قدر كبير من الطاقة الحركية. إنها تتحرك بسرعة كبيرة وتتصادم مع بعضها البعض ، مما يؤدي إلى انتشارها أو انتشارها حتى يتم توزيعها بالتساوي في جميع أنحاء حجم الحاوية. من أبرز سمات الغازات أنها لا تمتلك أي بنية على الإطلاق.
توجد العديد من العناصر كغازات عند درجة حرارة وضغط قياسيين ، في حين أن العديد من العناصر والمركبات الأخرى يمكن أن تصبح غازات في ظل ظروف معينة.
بعض الأمثلة على الغاز هي:
يعتبر ثاني أكسيد الكربون (CO 2 ) والأكسجين (O 2 ) من أهم الغازات للكائنات الحية.
عادة ، الغازات الأربعة الأكثر وفرة في الغلاف الجوي للأرض هي:
* هل تعلم لماذا تطفو بالونات الهيليوم؟
ذلك لأن جزيئات الهيليوم أخف من جزيئات النيتروجين والأكسجين في غلافنا الجوي وبالتالي ترتفع فوقها.
الغازات لها الخصائص التالية القابلة للقياس:
دعونا نناقش الآن الخاصية التالية للغازات.
1- ليس للغازات شكل أو حجم محدد
تتحرك جزيئات الغاز بشكل عشوائي. يسمح لهم ذلك بالتوسع أو التعاقد لتحمل حجم الحاوية التي يملئونها. لذلك ، سيكون حجم الغاز هو مساحة الحاوية التي يكون لجزيئاته مجال للتحرك. من هذه الخاصية ، يمكننا أن نفترض أن الغازات تحتل مساحة أكبر مما تشغلها في حالتها السائلة أو الصلبة. أيضًا ، من خلال التغيرات في درجة الحرارة والضغط ، تتقلص الغازات وتتوسع بكميات يمكن التنبؤ بها.
2. الغازات سهلة الضغط
لضغط متوسط الانخفاض في حجم أي جسم أو مادة ناتجة عن الضغط المطبق. بالمقارنة مع المواد الصلبة والسوائل ، فإن الغازات تنضغط بسهولة أكبر. لماذا ا؟ هذا بسبب وجود مساحة كبيرة بين جزيئات الغاز. لذلك ، عندما يتم ضغط الغاز ، يتم دفع جزيئات الغاز إلى التقارب ، وبالتالي ينخفض الحجم ويزداد الضغط الناتج. تزداد درجة الحرارة أيضًا. تستخدم الغازات المضغوطة في العديد من المواقف. أحد هذه الحالات في المستشفيات حيث يتم استخدام الأكسجين غالبًا للمرضى الذين أصيبوا بأضرار في الرئتين لمساعدتهم على التنفس بشكل أفضل.
3. تتوسع الغازات لملء حاوياتها
تتوسع الغازات تلقائيًا لملء أي حاوية. ولكن إذا لم تكن الحاوية مغلقة ، فسوف يهرب الغاز. على سبيل المثال ، لنتخيل أننا في غرفة ما ولدينا بعض الغاز في زجاجة مغلقة. الزجاجة مملوءة بالكامل بالغاز. إذا فتحنا الزجاجة ، سينتشر الغاز داخل الغرفة بأكملها ، لذلك يمكننا تخيل الغرفة كحاوية جديدة للغاز. يتمدد الغاز ليملأ الغرفة تمامًا أيضًا. نظرًا لأن الغازات تتوسع لملء حاوياتها ، يمكننا بسهولة افتراض أن حجم الغاز يساوي حجم الحاوية الخاصة به.
4. الانتشار
يمكن أن يختلط غازان أو أكثر بسرعة وسهولة مع بعضهما البعض ويمكنهما تكوين خليط متجانس لأن هناك مساحة كبيرة بين الجزيئات. هذه العملية تسمى الانتشار.
تم اكتشاف العلاقة بين الضغط ودرجة الحرارة والحجم وكمية الغاز من خلال قوانين الغاز الأساسية الثلاثة.
مناقشة الغازات يمكننا تلبية تصنيفات مختلفة للغازات. دعونا نناقش بعضها.
ما هي الغازات الأولية؟ الغازات الأولية هي الغازات الموجودة كغازات عند درجة حرارة وضغط معياريين . عندما يتغير الضغط (أعلى أو أقل) ، أو عندما تتغير درجة الحرارة (أعلى أو أقل) ، فقد يتواجد العنصر في شكل مختلف مثل شكل سائل أو صلب.
تُعرف الغازات النبيلة أيضًا باسم الغازات الخاملة أو الغازات النادرة. تقع في المجموعة الثامنة أو الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) المجموعة 18 من الجدول الدوري. الغازات النبيلة هي:
باستثناء Oganesson ، كل هذه العناصر عبارة عن غازات عند درجة حرارة وضغط عاديين.
يمكن أن تتخذ الغازات النقية عدة أشكال مختلفة. قد تكون مكونة من ذرات فردية ، مثال على ذلك غاز النيون. الأكسجين أيضًا غاز نقي لأنه مصنوع من نوع واحد من العناصر ، ولكنه جزيء عنصري. قد تكون الغازات النقية أيضًا جزيئات مركبة ، والتي تتكون من ذرات مختلفة. يعتبر ثاني أكسيد الكربون غازًا نقيًا ، ولكنه أيضًا جزيء مركب.
الغازات المختلطة هي غازات تتكون من أكثر من نوع واحد من الغاز النقي.
الغاز المثالي هو غاز نظري يتكون من العديد من جسيمات النقطة المتحركة بشكل عشوائي والتي لا تخضع لتفاعلات بين الجسيمات. يعتبر مفهوم الغاز المثالي مفيدًا لأنه يخضع لقانون الغاز المثالي.
الغازات الحقيقية هي غازات غير مثالية تشغل جزيئاتها مساحة ولها تفاعلات ، وبالتالي فهي لا تلتزم بقانون الغاز المثالي.
الغازات السامة (أو الغازات الضارة) هي غازات ضارة بالكائنات الحية. يمكن اكتشاف بعض الغازات السامة عن طريق الرائحة ، والتي يمكن أن تكون بمثابة تحذير. ومن الأمثلة على ذلك أول أكسيد الكربون والكلور وثاني أكسيد النيتروجين والفوسجين.
الغازات المضغوطة عبارة عن غازات عند درجة حرارة الغرفة العادية وضغطها ، ويتم احتواؤها تحت ضغط ، عادةً في أسطوانة. يمكن تصنيف الغازات المضغوطة على النحو التالي:
للغازات العديد من الأدوار الحاسمة في الحياة على الأرض. الأكسجين هو أهم غاز للحيوانات والنباتات لعملية التنفس (الأكسجين هو في النهاية الوقود الذي يسمح لخلايانا بإنتاج الطاقة من الطعام الذي نتناوله). تسمح الغازات الموجودة في الغلاف الجوي للنباتات بأداء عملية التمثيل الضوئي. يعد بخار الماء (وهو غاز جوي) جزءًا أساسيًا من دورة الماء. يعتبر النيتروجين جزءًا مهمًا من العديد من الخلايا والعمليات مثل الأحماض الأمينية والبروتينات وحتى حمضنا النووي. كما أنه ضروري لصنع الكلوروفيل في النباتات.
تتضمن بعض استخدامات الغاز في الحياة اليومية ما يلي:
