همانطور که می دانیم، تمام مواد روی زمین به شکل جامد، مایع یا گاز وجود دارند و جامدات، مایعات و گازها همگی از ذرات بسیار ریزی به نام اتم و مولکول ساخته شده اند. اما هر سه حالت ماده با دیگری متفاوت است.
در این درس قصد داریم با جزئیات بیشتری در مورد گازها آشنا شویم. قصد داریم در مورد موارد زیر بحث کنیم:
گازها همه جا اطراف ما هستند. گازها مانند سایر اشکال ماده دارای خواص فیزیکی مانند رنگ، بو و طعم هستند، اما به طور کلی گازها تمایل به بی رنگ و بی بو دارند. هوایی که ما تنفس می کنیم مخلوطی از گازها است. بخار آب و بخار آب، آب در فاز گاز هستند (بخار فاز گازی موادی است که در دماها و فشارهای استاندارد جامد یا مایع هستند). حتی در داخل بدن ما نیز گازها وجود دارد.
گازها حالتی از ماده هستند که در آن ذرات معمولاً از یکدیگر بسیار دور هستند، بسیار سریع حرکت می کنند و به طور خاصی جذب یکدیگر نمی شوند. گاز حالتی از ماده است که شکل ثابت و حجم ثابتی ندارد. گاز یک ماده هوا مانند است که برای پر کردن فضایی که در آن قرار دارد منبسط می شود. گازها نسبت به سایر حالت های ماده چگالی کمتری دارند. فضای خالی زیادی بین ذرات وجود دارد. ذرات موجود در گازها انرژی جنبشی زیادی دارند. آنها بسیار سریع حرکت می کنند و با یکدیگر برخورد می کنند و باعث پخش شدن یا پخش شدن آنها می شود تا زمانی که به طور یکنواخت در کل حجم ظرف توزیع شوند. یکی از قابل توجه ترین ویژگی های گازها این است که به نظر می رسد اصلاً ساختاری ندارند.
بسیاری از عناصر به صورت گاز در دما و فشار استاندارد وجود دارند، در حالی که بسیاری از عناصر و ترکیبات دیگر می توانند تحت شرایط خاصی به گاز تبدیل شوند.
برخی از نمونه های گاز عبارتند از:
دی اکسید کربن (CO 2 ) و اکسیژن ( O 2 ) مهم ترین گازها برای موجودات زنده هستند.
معمولاً 4 گاز فراوان در جو زمین عبارتند از:
* آیا می دانید چرا بالن های هلیومی شناور هستند؟
به این دلیل است که مولکول های هلیوم سبک تر از مولکول های نیتروژن و اکسیژن جو ما هستند و بنابراین از آن بالاتر می روند.
گازها دارای خواص قابل اندازه گیری زیر هستند:
بیایید اکنون در مورد ویژگی زیر بحث کنیم.
1. گازها شکل یا حجم مشخصی ندارند
مولکول های گاز به طور تصادفی در حال حرکت هستند. این به آنها اجازه می دهد تا حجم ظرفی را که در حال پر کردن هستند، منبسط یا منقبض کنند. بنابراین، حجم گاز، فضای ظرفی خواهد بود که مولکول های آن محدوده ای برای حرکت در آن دارند. از این ویژگی، می توانیم فرض کنیم که گازها فضای بیشتری را نسبت به حالت مایع یا جامد خود اشغال می کنند. همچنین با تغییر دما و فشار، گازها به مقدار قابل پیش بینی منقبض و منبسط می شوند.
2. گازها به راحتی فشرده می شوند
فشرده سازی به معنای کاهش حجم هر جسم یا ماده ناشی از تنش اعمالی است. در مقایسه با جامدات و مایعات، گازها راحت تر فشرده می شوند. چرا؟ به این دلیل است که فضای زیادی بین مولکول های گاز وجود دارد. بنابراین، هنگامی که یک گاز فشرده می شود، ذرات گاز با فشار به یکدیگر نزدیک می شوند، بنابراین حجم کاهش می یابد و فشار حاصل افزایش می یابد. دما نیز افزایش می یابد. گازهای فشرده در بسیاری از موقعیت ها استفاده می شوند. یکی از این شرایط در بیمارستان‌ها است که معمولاً برای بیمارانی که ریه‌هایشان آسیب دیده است از اکسیژن استفاده می‌شود تا به تنفس بهتر آنها کمک کند.
3. گازها منبسط می شوند تا ظروف خود را پر کنند
گازها به طور خود به خود منبسط می شوند تا هر ظرفی را پر کنند. اما اگر ظرف آب بندی نشود، گاز خارج می شود. به عنوان مثال، بیایید تصور کنیم که در یک اتاق هستیم و مقداری گاز در یک بطری در بسته داریم. بطری کاملاً پر از گاز است. اگر بطری را باز کنیم، گاز در کل اتاق پخش می شود، بنابراین می توانیم اتاق را به عنوان ظرف جدید گاز تصور کنیم. گاز منبسط می شود تا اتاق را نیز به طور کامل پر کند. از آنجایی که گازها برای پر کردن ظروف خود منبسط می شوند، به راحتی می توانیم حجم گاز را برابر حجم ظرف آن فرض کنیم.
4. انتشار
دو یا چند گاز می توانند به سرعت و به راحتی با یکدیگر مخلوط شوند و می توانند مخلوطی همگن ایجاد کنند زیرا فضای زیادی بین مولکول ها وجود دارد. این فرآیند انتشار نامیده می شود.
رابطه فشار، دما، حجم و مقدار گاز توسط سه قانون اساسی گاز کشف می شود.
با بحث در مورد گازها می‌توانیم به طبقه‌بندی‌های مختلفی از گازها برسیم. بیایید در مورد برخی از آنها بحث کنیم.
گازهای عنصری چیست؟ گازهای عنصری گازهایی هستند که به صورت گاز در دما و فشار استاندارد وجود دارند. هنگامی که فشار تغییر می کند (بیشتر یا پایین تر)، یا زمانی که دما تغییر می کند (بالاتر یا کمتر)، آنگاه عنصر ممکن است به شکل متفاوتی مانند مایع یا جامد وجود داشته باشد.
گازهای نجیب به عنوان گازهای بی اثر یا گازهای کمیاب نیز شناخته می شوند . آنها در گروه هشتم یا اتحادیه بین المللی شیمی محض و کاربردی (IUPAC) گروه 18 جدول تناوبی قرار دارند. گازهای نجیب عبارتند از:
به استثنای اوگانسون، همه این عناصر در دما و فشار معمولی گاز هستند.
گازهای خالص می توانند اشکال مختلفی داشته باشند. آنها ممکن است از اتم های منفرد تشکیل شده باشند، نمونه آن گاز نئون است. اکسیژن نیز یک گاز خالص است زیرا از یک نوع ماده ساخته شده است، اما یک مولکول عنصری است. گازهای خالص نیز ممکن است مولکول های ترکیبی باشند که از اتم های مختلفی تشکیل شده اند. دی اکسید کربن یک گاز خالص در نظر گرفته می شود، اما همچنین یک مولکول ترکیبی است.
گازهای مخلوط گازهایی هستند که از بیش از یک نوع گاز خالص تشکیل شده اند.
یک گاز ایده آل گازی است که از نظر تئوری از ذرات نقطه‌ای متحرک زیادی تشکیل شده است که در معرض فعل و انفعالات بین ذره‌ای نیستند. مفهوم گاز ایده آل مفید است زیرا از قانون گاز ایده آل پیروی می کند.
گازهای واقعی گازهای غیر ایده آلی هستند که مولکول های آنها فضا را اشغال کرده و برهم کنش دارند، در نتیجه به قانون گاز ایده آل پایبند نیستند.
گازهای سمی (یا گازهای سمی) گازهایی هستند که برای موجودات زنده مضر هستند. برخی از گازهای سمی با بو قابل تشخیص هستند که می تواند به عنوان یک هشدار باشد. به عنوان مثال می توان به مونوکسید کربن، کلر، دی اکسید نیتروژن و فسژن اشاره کرد.
گازهای فشرده موادی هستند که در دما و فشار معمولی اتاق گاز هستند و تحت فشار معمولاً در یک سیلندر قرار می گیرند. گازهای فشرده را می توان به صورت زیر طبقه بندی کرد:
گازها نقش بسیار مهمی در زندگی روی زمین دارند. اکسیژن مهم ترین گاز برای حیوانات و گیاهان برای فرآیند تنفس است (اکسیژن در نهایت سوختی است که به سلول های ما اجازه می دهد از غذایی که می خوریم انرژی تولید کنند). گازهای موجود در جو به گیاهان اجازه می دهد تا فرآیند فتوسنتز را انجام دهند. بخار آب (که یک گاز اتمسفر است)، بخشی ضروری از چرخه آب است. نیتروژن بخش مهمی از بسیاری از سلول ها و فرآیندها مانند اسیدهای آمینه، پروتئین ها و حتی DNA ما است. همچنین برای ساخت کلروفیل در گیاهان مورد نیاز است.
برخی از کاربردهای گاز در زندگی روزمره عبارتند از:
