Jak już wiemy, cała materia na Ziemi istnieje w postaci ciała stałego, cieczy lub gazu, a ciała stałe, ciecze i gazy składają się z niezwykle małych cząstek zwanych atomami i cząsteczkami. Ale wszystkie trzy stany materii różnią się od siebie.
W tej lekcji nauczymy się bardziej szczegółowo o gazach. Zamierzamy omówić następujące kwestie:
Gazy są wszędzie wokół nas. Gazy, podobnie jak inne formy materii, mają właściwości fizyczne, takie jak kolor, zapach i smak, ale generalnie gazy są bezbarwne i bezwonne. Powietrze, którym oddychamy, jest mieszaniną gazów. Para wodna i para wodna to woda w fazie gazowej (para to faza gazowa substancji, które są stałe lub ciekłe w standardowych temperaturach i ciśnieniach). Nawet wewnątrz naszych ciał obecne są gazy.
Gazy to stan materii, w którym cząstki są zwykle bardzo daleko od siebie, poruszają się bardzo szybko i nie są do siebie szczególnie przyciągane. Gaz jest stanem materii, który nie ma ustalonego kształtu ani ustalonej objętości. Gaz jest substancją podobną do powietrza, która rozszerza się, wypełniając przestrzeń, w której się znajduje. Gazy mają mniejszą gęstość niż inne stany skupienia materii. Między cząsteczkami jest dużo pustej przestrzeni. Cząstki w gazach mają dużą energię kinetyczną. Poruszają się bardzo szybko i zderzają ze sobą, powodując ich rozproszenie lub rozproszenie, aż zostaną równomiernie rozłożone w całej objętości pojemnika. Jedną z najbardziej niezwykłych cech gazów jest to, że wydają się nie mieć żadnej struktury.
Wiele pierwiastków istnieje jako gazy w standardowej temperaturze i ciśnieniu, podczas gdy wiele innych pierwiastków i związków może w pewnych okolicznościach stać się gazami.
Niektóre przykłady gazu to:
Dwutlenek węgla (CO 2 ) i tlen (O 2 ) to najważniejsze gazy dla organizmów żywych.
Zwykle 4 najbardziej rozpowszechnionymi gazami w atmosferze ziemskiej są:
* Czy wiesz, dlaczego balony z helem unoszą się?
Dzieje się tak dlatego, że cząsteczki helu są lżejsze niż cząsteczki azotu i tlenu w naszej atmosferze, więc wznoszą się ponad nią.
Gazy mają następujące mierzalne właściwości:
Omówmy teraz następującą charakterystykę gazów.
1. Gazy nie mają określonego kształtu ani objętości
Cząsteczki gazu poruszają się losowo. To pozwala im rozszerzać się lub kurczyć, aby przyjąć objętość pojemnika, który napełniają. Dlatego objętość gazu będzie przestrzenią pojemnika, w której jego cząsteczki mają zasięg ruchu. Na podstawie tej właściwości możemy założyć, że gazy zajmują więcej miejsca niż w stanie ciekłym lub stałym. Ponadto, w wyniku zmian temperatury i ciśnienia, gazy kurczą się i rozszerzają w przewidywalnych ilościach.
2. Gazy łatwo ulegają kompresji
Kompresja oznacza zmniejszenie objętości dowolnego przedmiotu lub substancji w wyniku przyłożonego naprężenia. W porównaniu z ciałami stałymi i cieczami, gazy łatwiej ulegają kompresji. Dlaczego? Dzieje się tak dlatego, że między cząsteczkami gazu jest tak dużo przestrzeni. Tak więc, gdy gaz jest sprężany, cząsteczki gazu są ściskane bliżej siebie, więc objętość zmniejsza się, a wynikające z tego ciśnienie wzrasta. Temperatura też wzrasta. Sprężone gazy są używane w wielu sytuacjach. Jedną z takich sytuacji są szpitale, w których pacjentom z uszkodzonymi płucami często stosuje się tlen, aby pomóc im lepiej oddychać.
3. Gazy rozszerzają się, aby wypełnić swoje pojemniki
Gazy spontanicznie rozszerzają się, aby wypełnić dowolny pojemnik. Ale jeśli pojemnik nie jest uszczelniony, gaz ucieknie. Na przykład wyobraźmy sobie, że jesteśmy w jakimś pokoju i mamy trochę gazu w zamkniętej butli. Butla jest całkowicie wypełniona gazem. Jeśli otworzymy butelkę, gaz rozprzestrzeni się po całym pomieszczeniu, więc możemy sobie wyobrazić pokój jako nowy pojemnik na gaz. Gaz rozszerza się, aby całkowicie wypełnić pomieszczenie. Ponieważ gazy rozszerzają się, aby wypełnić swoje pojemniki, możemy łatwo założyć, że objętość gazu jest równa objętości jego pojemnika.
4. Dyfuzyjność
Dwa lub więcej gazów może szybko i łatwo mieszać się ze sobą i tworzyć jednorodną mieszaninę, ponieważ między cząsteczkami jest dużo miejsca. Ten proces nazywa się dyfuzją.
Zależność między ciśnieniem, temperaturą, objętością i ilością gazu określają trzy podstawowe prawa gazowe.
Omawiając gazy możemy spotkać się z różnymi klasyfikacjami gazów. Omówmy niektóre z nich.
Jakie są gazy elementarne? Gazy elementarne to gazy, które występują jako gazy w standardowej temperaturze i ciśnieniu . Gdy zmienia się ciśnienie (wyższe lub niższe) lub gdy zmienia się temperatura (wyższa lub niższa), wówczas pierwiastek może istnieć w innej postaci, na przykład w postaci ciekłej lub stałej.
Gazy szlachetne są również znane jako gazy obojętne lub gazy szlachetne. Znajdują się one w grupie VIII lub grupie 18 Międzynarodowej Unii Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC) układu okresowego. Gazy szlachetne to:
Z wyjątkiem Oganessona wszystkie te pierwiastki są gazami o zwykłej temperaturze i ciśnieniu.
Czyste gazy mogą przybierać różne formy. Mogą składać się z pojedynczych atomów, przykładem jest neon gazowy. Tlen jest również czystym gazem, ponieważ jest wykonany z jednego rodzaju przedmiotu, ale jest cząsteczką elementarną. Czyste gazy mogą być również cząsteczkami złożonymi, które składają się z różnych atomów. Dwutlenek węgla byłby uważany za czysty gaz, ale jest również cząsteczką złożoną.
Gazy mieszane to gazy, które składają się z więcej niż jednego rodzaju czystego gazu.
Gaz doskonały to gaz teoretyczny składający się z wielu losowo poruszających się cząstek punktowych, które nie podlegają oddziaływaniom międzycząsteczkowym. Koncepcja gazu doskonałego jest użyteczna, ponieważ jest zgodna z prawem gazu doskonałego.
Gazy rzeczywiste to gazy nieidealne, których cząsteczki zajmują przestrzeń i wchodzą w interakcje, w związku z czym nie spełniają prawa gazu doskonałego.
Gazy toksyczne (lub gazy szkodliwe) to gazy szkodliwe dla żywych istot. Niektóre toksyczne gazy można wykryć po zapachu, który może służyć jako ostrzeżenie. Przykładami są tlenek węgla, chlor, dwutlenek azotu i fosgen.
Gazy sprężone to substancje, które są gazami w normalnej temperaturze i ciśnieniu pokojowym i znajdują się pod ciśnieniem, zwykle w cylindrze. Gazy sprężone można podzielić na:
Gazy pełnią wiele kluczowych ról w życiu na Ziemi. Tlen jest najważniejszym gazem dla zwierząt i roślin w procesie oddychania (tlen jest ostatecznie paliwem, które pozwala naszym komórkom wytwarzać energię z pożywienia, które jemy). Gazy w atmosferze umożliwiają roślinom przeprowadzanie procesu fotosyntezy. Para wodna (która jest gazem atmosferycznym) jest istotną częścią obiegu wody. Azot jest ważną częścią wielu komórek i procesów, takich jak aminokwasy, białka, a nawet nasze DNA. Jest również potrzebny do wytwarzania chlorofilu w roślinach.
Niektóre zastosowania gazu w życiu codziennym obejmują:
