Kao što već znamo, sva materija na Zemlji postoji u obliku krutine, tekućine ili plina i da su krutine, tekućine i plinovi sastavljeni od iznimno sitnih čestica koje se nazivaju atomi i molekule. Ali sva tri stanja materije razlikuju se jedno od drugog.
U ovoj lekciji ćemo detaljnije naučiti o plinovima. Raspravljat ćemo o sljedećem:
Plinovi su posvuda oko nas. Plinovi, kao i drugi oblici materije, imaju fizikalna svojstva kao što su boja, miris i okus, ali općenito su plinovi bezbojni i bez mirisa. Zrak koji udišemo je mješavina plinova. Vodena para i vodena para su voda u plinovitoj fazi (para je plinovita faza tvari koje su krute ili tekuće pri standardnim temperaturama i tlakovima). Čak su i unutar našeg tijela prisutni plinovi.
Plinovi su agregatno stanje u kojem su čestice obično jako udaljene jedna od druge, gibaju se vrlo brzo i međusobno se posebno ne privlače. Plin je agregatno stanje koje nema stalan oblik niti stalan volumen. Plin je tvar slična zraku koja se širi kako bi ispunila prostor u kojem se nalazi. Plinovi imaju nižu gustoću od ostalih agregatnih stanja. Postoji mnogo praznog prostora između čestica. Čestice u plinovima imaju veliku kinetičku energiju. Kreću se vrlo brzo i sudaraju se jedni s drugima, uzrokujući njihovu difuziju ili širenje dok se ravnomjerno ne rasporede po volumenu spremnika. Jedna od najznačajnijih značajki plinova je da izgleda kao da nemaju nikakvu strukturu.
Mnogi elementi postoje kao plinovi pri standardnoj temperaturi i tlaku, dok mnogi drugi elementi i spojevi mogu postati plinovi pod određenim okolnostima.
Neki primjeri plina su:
Ugljični dioksid (CO 2 ) i kisik (O 2 ) najvažniji su plinovi za žive organizme.
Obično su 4 najzastupljenija plina u Zemljinoj atmosferi:
* Znate li zašto baloni s helijem lebde?
To je zato što su molekule helija lakše od molekula dušika i kisika naše atmosfere i stoga se uzdižu iznad nje.
Plinovi imaju sljedeća mjerljiva svojstva:
Razmotrimo sada sljedeću karakteristiku plinova.
1. Plinovi nemaju određeni oblik ili volumen
Molekule plina se kreću nasumično. To im omogućuje širenje ili skupljanje kako bi preuzeli volumen spremnika koji pune. Stoga će volumen plina biti prostor spremnika u kojem njegove molekule imaju domet kretanja. Iz ovog svojstva možemo pretpostaviti da plinovi zauzimaju više prostora nego što bi zauzimali u svom tekućem ili krutom stanju. Također, promjenama temperature i tlaka, plinovi se skupljaju i šire za predvidljive količine.
2. Plinovi se lako komprimiraju
Komprimirati znači smanjenje volumena bilo kojeg predmeta ili tvari kao rezultat primijenjenog naprezanja. U usporedbi s krutinama i tekućinama, plinovi će se lakše komprimirati. Zašto? To je zato što postoji toliko prostora između molekula plina. Dakle, kada je plin komprimiran, čestice plina se zbližavaju, tako da se volumen smanjuje, a rezultirajući tlak raste. Temperatura se također povećava. Komprimirani plinovi koriste se u mnogim situacijama. Jedna takva situacija je u bolnicama kada se često koristi kisik za pacijente koji imaju oštećena pluća kako bi lakše disali.
3. Plinovi se šire kako bi ispunili svoje spremnike
Plinovi se spontano šire kako bi ispunili bilo koji spremnik. Ali ako spremnik nije zatvoren, plin će pobjeći. Na primjer, zamislimo da se nalazimo u nekoj prostoriji i imamo plin u zatvorenoj boci. Boca je potpuno napunjena plinom. Otvorimo li bocu, plin će se raširiti po cijeloj prostoriji, pa prostoriju možemo zamisliti kao novi spremnik za plin. Plin se širi i potpuno ispunjava prostoriju. Budući da se plinovi šire kako bi ispunili svoje spremnike, lako možemo pretpostaviti da je volumen plina jednak volumenu njegovog spremnika.
4. Difuznost
Dva ili više plinova mogu se brzo i lako pomiješati jedan s drugim i mogu tvoriti homogenu smjesu jer postoji mnogo prostora između molekula. Taj se proces naziva difuzija.
Odnos tlaka, temperature, volumena i količine plina otkrivaju tri temeljna plinska zakona.
Raspravljajući o plinovima možemo susresti različite klasifikacije plinova. Raspravljajmo o nekima od njih.
Što su elementarni plinovi? Elementarni plinovi su plinovi koji postoje kao plinovi pri standardnoj temperaturi i tlaku . Kada se promijeni tlak (viši ili niži), ili kada se promijeni temperatura (viša ili niža), tada element može postojati u drugom obliku kao što je tekući ili čvrsti oblik.
Plemeniti plinovi su također poznati kao inertni plinovi ili rijetki plinovi. Nalaze se u skupini VIII ili skupini 18 periodnog sustava Međunarodne unije za čistu i primijenjenu kemiju (IUPAC). Plemeniti plinovi su:
S izuzetkom Oganessona, svi ovi elementi su plinovi pri uobičajenoj temperaturi i tlaku.
Čisti plinovi mogu imati nekoliko različitih oblika. Mogu se sastojati od pojedinačnih atoma, primjer je plin neon. Kisik je također čisti plin jer je napravljen od jedne vrste predmeta, ali je elementarna molekula. Čisti plinovi također mogu biti složene molekule koje se sastoje od različitih atoma. Ugljični dioksid bi se smatrao čistim plinom, ali on je također složena molekula.
Mješoviti plinovi su plinovi koji se sastoje od više od jedne vrste čistog plina.
Idealni plin je teorijski plin sastavljen od mnogo nasumično pokretnih točkastih čestica koje nisu podložne međučestičnim interakcijama. Koncept idealnog plina je koristan jer poštuje zakon idealnog plina.
Realni plinovi su neidealni plinovi čije molekule zauzimaju prostor i međusobno djeluju, stoga se ne pridržavaju zakona idealnog plina.
Otrovni plinovi (ili štetni plinovi) su plinovi koji su štetni za živa bića. Neki otrovni plinovi mogu se otkriti po mirisu, što može poslužiti kao upozorenje. Primjeri su ugljikov monoksid, klor, dušikov dioksid i fosgen.
Komprimirani plinovi su tvari koje su plin na normalnoj sobnoj temperaturi i tlaku, a nalaze se pod tlakom, obično u cilindru. Komprimirani plinovi mogu se klasificirati kao:
Plinovi imaju mnoge ključne uloge u životu na Zemlji. Kisik je najvažniji plin za životinje i biljke za proces disanja (kisik je u konačnici gorivo koje omogućuje našim stanicama da proizvode energiju iz hrane koju jedemo). Plinovi u atmosferi omogućuju biljkama izvođenje procesa fotosinteze. Vodena para (koja je atmosferski plin) bitan je dio ciklusa vode. Dušik je važan dio mnogih stanica i procesa kao što su aminokiseline, proteini, pa čak i naša DNK. Također je potreban za stvaranje klorofila u biljkama.
Neke upotrebe plina u svakodnevnom životu uključuju:
