Come già sappiamo, tutta la materia sulla Terra esiste sotto forma di solido, liquido o gas, e che solidi, liquidi e gas sono tutti fatti di particelle estremamente piccole chiamate atomi e molecole. Ma tutti e tre gli stati della materia differiscono l'uno dall'altro.
In questa lezione impareremo più in dettaglio sui gas. Parleremo di quanto segue:
I gas sono ovunque intorno a noi. I gas, come altre forme di materia, hanno proprietà fisiche come colore, odore e sapore, ma in generale i gas tendono ad essere incolori e inodori. L'aria che respiriamo è una miscela di gas. Il vapore acqueo e il vapore acqueo sono acqua in fase gassosa (un vapore è la fase gassosa di sostanze solide o liquide a temperature e pressioni standard). Anche all'interno del nostro corpo sono presenti gas.
I gas sono lo stato della materia in cui le particelle sono solitamente molto distanti l'una dall'altra, si muovono molto rapidamente e non sono particolarmente attratte l'una dall'altra. Il gas è uno stato della materia che non ha una forma fissa né un volume fisso. Il gas è una sostanza simile all'aria, che si espande per riempire lo spazio in cui si trova. I gas hanno una densità inferiore rispetto ad altri stati della materia. C'è una grande quantità di spazio vuoto tra le particelle. Le particelle nei gas hanno molta energia cinetica. Si muovono molto velocemente e si scontrano tra loro, provocando la loro diffusione o diffusione fino a quando non sono distribuiti uniformemente in tutto il volume del contenitore. Una delle caratteristiche più notevoli dei gas è che sembrano non avere alcuna struttura.
Molti elementi esistono come gas a temperatura e pressione standard, mentre molti altri elementi e composti possono diventare gas in determinate circostanze.
Alcuni esempi di gas sono:
L'anidride carbonica (CO 2 ) e l'ossigeno (O 2 ) sono i gas più importanti per gli organismi viventi.
Di solito, i 4 gas più abbondanti nell'atmosfera terrestre sono:
* Sai perché i palloncini di elio galleggiano?
È perché le molecole di elio sono più leggere delle molecole di azoto e ossigeno della nostra atmosfera e quindi si elevano al di sopra di essa.
I gas hanno le seguenti proprietà misurabili:
Discutiamo ora la seguente caratteristica dei gas.
1. I gas non hanno forma o volume definiti
Le molecole del gas si muovono in modo casuale. Ciò consente loro di espandersi o contrarsi per assumere il volume del contenitore che stanno riempiendo. Pertanto, il volume di un gas sarà lo spazio del contenitore in cui le sue molecole hanno un raggio di movimento. Da questa proprietà, possiamo supporre che i gas occupino più spazio di quanto farebbero nel loro stato liquido o solido. Inoltre, a causa delle variazioni di temperatura e pressione, i gas si contraggono e si espandono di quantità prevedibili.
2. I gas sono facili da comprimere
Comprimere significa diminuire di volume di qualsiasi oggetto o sostanza risultante dallo stress applicato. Rispetto ai solidi e ai liquidi, i gas si comprimeranno più facilmente. Come mai? È perché c'è così tanto spazio tra le molecole di gas. Quindi, quando un gas viene compresso, le particelle di gas vengono spinte più vicine tra loro, quindi il volume diminuisce e la pressione risultante aumenta. Anche la temperatura aumenta. I gas compressi sono utilizzati in molte situazioni. Una di queste situazioni è negli ospedali, quando l'ossigeno viene spesso utilizzato per i pazienti che hanno i polmoni danneggiati per aiutarli a respirare meglio.
3. I gas si espandono fino a riempire i loro contenitori
I gas si espandono spontaneamente per riempire qualsiasi contenitore. Ma se il contenitore non è sigillato, il gas fuoriesce. Ad esempio, immaginiamo di essere in una stanza e di avere del gas in una bombola chiusa. La bombola è completamente piena di gas. Se apriamo la bombola, il gas si diffonderà in tutta la stanza, quindi possiamo immaginare la stanza come il nuovo contenitore del gas. Il gas si espande fino a riempire completamente anche la stanza. Poiché i gas si espandono fino a riempire i loro contenitori, possiamo facilmente supporre che il volume di un gas sia uguale al volume del suo contenitore.
4. Diffusività
Due o più gas possono mescolarsi rapidamente e facilmente tra loro e possono formare una miscela omogenea perché c'è molto spazio tra le molecole. Questo processo è chiamato diffusione.
La relazione tra pressione, temperatura, volume e quantità di gas viene scoperta dalle tre leggi fondamentali dei gas.
Discutendo di gas possiamo incontrare diverse classificazioni di gas. Discutiamo alcuni di loro.
Cosa sono i gas elementari? I gas elementari sono i gas che esistono come gas a temperatura e pressione standard . Quando la pressione viene modificata (più alta o più bassa), o quando la temperatura viene cambiata (più alta o più bassa), l'elemento può esistere in una forma diversa, ad esempio in forma liquida o solida.
I gas nobili sono anche noti come gas inerti o gas rari. Si trovano nel gruppo VIII o nel gruppo 18 dell'Unione internazionale di chimica pura e applicata (IUPAC) della tavola periodica. I gas nobili sono:
Ad eccezione di Oganesson, tutti questi elementi sono gas a temperatura e pressione ordinarie.
I gas puri possono assumere diverse forme. Potrebbero essere costituiti da singoli atomi, un esempio è il neon a gas. Anche l'ossigeno è un gas puro perché è costituito da un tipo di elemento, ma è una molecola elementare. I gas puri possono anche essere molecole composte, costituite da diversi atomi. L'anidride carbonica sarebbe considerata un gas puro, ma è anche una molecola composta.
I gas misti sono gas costituiti da più di un tipo di gas puro.
Un gas ideale è un gas teorico composto da molte particelle puntiformi che si muovono in modo casuale che non sono soggette a interazioni tra le particelle. Il concetto di gas ideale è utile perché obbedisce alla legge del gas ideale.
I gas reali sono gas non ideali le cui molecole occupano spazio e hanno interazioni, di conseguenza non aderiscono alla legge dei gas ideali.
I gas tossici (o gas nocivi) sono gas dannosi per gli esseri viventi. Alcuni gas tossici sono rilevabili dall'odore, che può servire da avvertimento. Esempi sono il monossido di carbonio, il cloro, il biossido di azoto e il fosgene.
I gas compressi sono sostanze che sono un gas a temperatura e pressione ambiente normali e sono contenute sotto pressione, solitamente in una bombola. I gas compressi possono essere classificati come:
I gas hanno molti ruoli cruciali nella vita sulla Terra. L'ossigeno è il gas più importante per animali e piante per il processo di respirazione (l'ossigeno è in definitiva il combustibile che consente alle nostre cellule di produrre energia dal cibo che mangiamo). I gas nell'atmosfera consentono alle piante di eseguire il processo di fotosintesi. Il vapore acqueo (che è un gas atmosferico), è una parte essenziale del ciclo dell'acqua. L'azoto è una parte importante di molte cellule e processi come aminoacidi, proteine e persino il nostro DNA. È anche necessario per produrre clorofilla nelle piante.
Alcuni usi del gas nella vita di tutti i giorni includono:
