GASER: EGENSKAPER, BETEENDE, FORM, EXEMPEL - KEMI - 2025

De gaser är alla de ämnen eller föreningar vars aggregation states är svaga och utspridda, medan mycket beroende av temperatur- och tryckbetingelser som styr över dem. De är kanske den näst vanligaste formen av materia i hela universumet efter plasma.

På jorden utgör gaser lagren i atmosfären, från exosfären till troposfären och luften vi andas in. Även om en gas är osynlig när den sprids genom stora utrymmen, till exempel himlen, upptäcks den av rörelsen av moln, svängen på en kvarn eller av ångorna som andas ut från våra munnar i kalla klimat.

Gaserna kan observeras i industriella eller hemliga skorstenar, liksom i röktornen som kommer från vulkanerna. Källa: Pxhere.

På samma sätt, när det gäller de negativa miljöaspekterna, observeras det i den svarta röken från fordonets avgasrör, i rökspalterna i tornen som ligger i fabrikerna eller i den rök som lyfts upp när en skog brinner.

Du står också inför gasformiga fenomen när du ser ångor som kommer ut ur avlopp, i svamp och kyrkogårdar, i bubblan inuti fiskbehållarna, i buketter av heliumballonger som släpps ut i himlen, i syre frisatt av växter som ett resultat av deras fotosyntes, och till och med i böjning och vindbildning.

Oavsett var gaser observeras betyder det att det fanns en kemisk reaktion, såvida de inte fixeras eller assimileras direkt från luften, den huvudsakliga källan till gaser (ytligt) på planeten. När temperaturen stiger kommer alla ämnen (kemiska element) att förvandlas till gaser, inklusive metaller som järn, guld och silver.

Oavsett gasens kemiska natur delar de alla gemensamt det stora avståndet som separerar deras partiklar (atomer, molekyler, joner, etc.), som rör sig kaotiskt och godtyckligt genom en given volym eller utrymme.

Gasernas egenskaper

Skillnader i fasta, flytande och gasmolekyler

Fysisk

De fysiska egenskaperna hos gaser varierar beroende på vilket ämne eller förening som är involverad. Gaser är populärt förknippade med dålig lukt eller nedbrytning, antingen på grund av deras svavelinnehåll eller på grund av förekomsten av flyktiga aminer. På samma sätt visualiseras de med grönaktiga, bruna eller gulaktiga färger, som skrämmer och ger ett dåligt tecken.

Men de flesta gaser, eller åtminstone de vanligaste, är faktiskt färglösa och luktfria. Även om de är svårfångade kan de kännas på huden och de motstår rörelse och till och med skapar viskösa lager i kropparna som passerar genom dem (som händer med flygplan).

Alla gaser kan uppleva förändringar i tryck eller temperatur som slutligen förvandlar dem till deras respektive vätskor; det vill säga att de får kondens (om den kyls) eller kondensering (om "pressas").

Kondensation; från gasformigt till flytande tillstånd

Å andra sidan kan gaser lösa sig i vätskor och vissa porösa fasta ämnen (såsom aktivt kol). Bubblor är resultatet av ansamlingar av gaser som ännu inte har lösts upp i mediet och flyr ut till vätskans yta.

Elektrisk och termisk konduktivitet

Under normala förhållanden (utan jonisering av deras partiklar) är gaser dåliga ledare för värme och elektricitet. Men när de är stressade med många elektroner tillåter de ström att passera genom dem, vilket ses i blixtnedslag under stormar.

Å andra sidan, vid låga tryck och utsatt för ett elektriskt fält, lyser vissa gaser, särskilt de ädla eller perfekta, och deras lampor används för utformning av reklam och nattaffischer (neonljus), såväl som i det berömda elektriska urladdningslampor i gatulanternor.

Beträffande värmeledningsförmåga uppträder många gaser som värmeisolatorer, så att deras införlivande i fyllning av fibrer, tyger eller glaspaneler hjälper till att förhindra att värme passerar genom dem och håller temperaturen konstant.

Det finns emellertid gaser som är goda värmeledare och kan orsaka värre brännskador än de som orsakas av vätskor eller fasta ämnen. till exempel, som det händer med den heta ångan på bakade cupcakes (eller empanadas), eller med ångstrålarna som flyr från pannorna.

Reaktivitet

Generellt klassificeras reaktioner som involverar gaser, eller där de förekommer, som farliga och klumpiga.

Deras reaktivitet beror återigen på deras kemiska natur; Men vid utvidgning och rörelse med stor lätthet måste större omsorg och kontroll utövas eftersom de kan utlösa drastiska tryckökningar som sätter reaktorstrukturen i riskzonen; Detta för att inte tala om hur brandfarliga eller icke-brandfarliga dessa gaser är.

Gasens beteende

Makroskopiskt kan man få en uppfattning om gasernas beteende genom att bevittna hur rök, ringar eller de litterära "tungorna" av cigaretter utvecklas i luften. På samma sätt, när en rökgranat exploderar, är det intressant att specificera rörelsen för dessa olika färgade moln.

Sådana iakttagelser är emellertid föremål för luftens verkan och även av det faktum att det finns mycket fina, fasta partiklar upphängda i röken. Därför räcker inte dessa exempel för att nå en slutsats beträffande det verkliga beteendet hos en gas. Istället har experiment genomförts och den kinetiska teorin om gaser utvecklats.

Molekylärt och idealt kolliderar gasformiga partiklar elastiskt med varandra och har linjära, rotations- och vibrationsförskjutningar. De har en tillhörande genomsnittlig energi, vilket gör att de kan resa fritt genom vilket utrymme som helst utan att nästan samverka eller kollidera med en annan partikel när volymen runt dem ökar.

Dess beteende skulle bli en blandning av den oberäkneliga browniska rörelsen, och den av vissa kollisioner av några biljardbollar som studsar oavbrutet mellan varandra och bordets väggar; om det inte finns några väggar kommer de att spridas till oändlighet, såvida de inte hålls tillbaka av en kraft: tyngdkraften.

Form av gaser

Gaser, till skillnad från vätskor och fasta ämnen, är inte fråga om kondenserad typ; det vill säga, aggregeringen eller sammanhållningen av dess partiklar lyckas aldrig definiera en form. De delar med vätskor det faktum att de fullständigt upptar volymen på behållaren som innehåller dem; emellertid saknar de yt- och ytspänning.

Om gaskoncentrationen är hög, kan dess "tungor" eller de redan beskrivna makroskopiska formerna ses med blotta ögat. Dessa kommer förr eller senare att försvinna på grund av vindens verkan eller bara gasens expansion. Gaserna täcker därför alla hörn i det begränsade utrymmet med ursprung i mycket homogena system.

Nu betraktar teorin bekvämt gaser som sfärer som knappast kolliderar med sig själva; men när de gör det, rebound de elastiskt.

Dessa sfärer är vanligt separerade från varandra, så gaserna är praktiskt taget "fulla" av vakuum; därmed dess mångsidighet att passera genom den minsta slitsen eller sprickan, och den enkla att kunna komprimera dem betydligt.

Det är därför, oavsett hur stängd en bageriinstallation är, om du går bredvid är det säkert att du kommer att njuta av doften av nybakat bröd.

Tryck på en gas

Man kan tro att eftersom gasens sfärer eller partiklar är så spridda och separerade, är de oförmögna att generera något tryck på kropparna eller föremålen. Atmosfären bevisar dock att en sådan tro är falsk: den har massa, vikt och förhindrar att vätskor förångas eller kokar ut från ingenstans. Kokpunkterna mäts vid atmosfärstryck.

Gasstrycket blir mer kvantifierbart om manometrar finns tillgängliga eller om de är inneslutna i behållare med icke-deformerbara väggar. Ju fler gaspartiklar det finns i behållaren, desto större är antalet kollisioner mellan dem och dess väggar.

Dessa partiklar, när de kolliderar med väggarna, trycker på dem, eftersom de utövar en kraft som är proportionell mot deras kinetiska energi på deras yta. Det är som om de ideala biljardbollarna kastades mot en vägg; om det är många som träffar dem i hög hastighet kan det till och med gå sönder.

Enheter

Det finns många enheter som följer mätningar av gasens tryck. Några av de mest kända är millimeter kvicksilver (mmHg), som torr. Det finns sådana i det internationella enhetssystemet (SI) som definierar pascal (Pa) i termer av N / m ² ; och från honom, kilo (kPa), mega (MPa) och giga (GPa) pascal.

Volym av en gas

En gas upptar och expanderar genom behållarens volym. Ju större behållaren, gasens volym blir också; men både dess tryck och densitet kommer att minska för samma mängd partiklar.

Själva gasen har å andra sidan en tillhörande volym som inte beror så mycket på dess natur eller molekylstruktur (helst), utan av tryck- och temperaturförhållandena som styr den; detta är dess molära volym.

I verkligheten varierar den molära volymen från en gas till en annan, även om variationerna är små om de inte är stora och heterogena molekyler. Till exempel, den molära volymen av ammoniak (NH ₃ , 22,079 L / mol) vid 0 ° C och 1 atm, skiljer sig från den av helium (He, 22,435 L / mol).

Alla gaser har en molvolym som ändras som funktion av P och T, och oavsett hur stora deras partiklar är, är antalet dem alltid detsamma. Därför härleds det faktiskt av vad som är känt Avogadros nummer (N _A ).

Huvudsakliga gaslagar

Gasernas beteende har studerats i århundraden genom experiment, fördjupade observationer och tolkning av resultaten.

Sådana experiment gjorde det möjligt att upprätta en serie lagar som, sammansatt i samma ekvation (den för ideala gaser), hjälper till att förutsäga gasens svar på olika tryck och temperaturförhållanden. På detta sätt finns det ett samband mellan dess volym, temperatur och tryck, såväl som antalet mol i ett givet system.

Bland dessa lagar är följande fyra: Boyle, Charles, Gay-Lussac och Avogadro.

Boyle's Law

Ökning i tryck genom att minska behållarens volym. Källa: Gabriel Bolívar

Boyle's lag säger att vid konstant temperatur är volymen av en ideal gas omvänt proportionell mot dess tryck; det vill säga, ju större behållaren är, desto lägre är trycket som dess väggar kommer att uppleva från samma mängd gas.

Charles Law

Kinesiska lyktor eller önskar ballonger. Källa: Pxhere.

Charles's lag säger att vid konstant tryck är volymen av en ideal gas direkt proportionell mot dess temperatur. Ballonger demonstrerar Charles's lag, för om de värms upp blåser de upp lite mer, medan om de är nedsänkta i flytande kväve tappar de ut eftersom volymen av gasen i dem samlas.

Gay-Lussac lag

Gay-Lussacs lag säger att trycket på en ideal gas vid konstant volym är direkt proportionellt mot dess temperatur. I en väl stängd kittel, om en gas successivt upphettas, kommer trycket inuti den att bli större, eftersom kullens väggar inte deformeras eller expanderar; det vill säga dess volym förändras inte, den är konstant.

Avogadros lag

Slutligen säger Avogadros lag att volymen som upptas av en ideal gas är direkt proportionell mot antalet partiklar. Således, om vi har en molpartiklar (6,02 · 10 ²³ ), kommer vi att ha den molära volymen av gasen.

Typer av gaser

Brännbara gaser

Det är de gaser vars komponenter fungerar som bränslen eftersom de används för produktion av termisk energi. Vissa av dem är naturgas, kondenserad petroleumgas och väte.

Industriella gaser

Det är sådana tillverkade gaser som marknadsförs för allmänheten för olika användningsområden och applikationer, såsom hälso-, livsmedels-, miljöskydd, metallurgi, kemisk industri, säkerhetssektorer, bland andra. Vissa av dessa gaser är syre, kväve, helium, klor, väte, kolmonoxid, propan, metan, lustgas, bland andra.

Inerta gaser

Det är de gaser som under specifika temperatur- och tryckförhållanden inte ger någon kemisk reaktion eller en mycket låg reaktion. De är neon, argon, helium, krypton och xenon. De används i kemiska processer där icke-reaktiva element är nödvändiga.

Exempel på gasformiga element och föreningar

Vilka är de gasformiga elementen i det periodiska systemet under jordförhållanden?

Vi har första väte (H), som bildar H ₂ -molekyler . Helium (He), den lättaste ädelgasen, följer; och därefter kväve (N), syre (O) och fluor (F). Dessa tre sista bildar också diatomiska molekyler: N ₂ , O ₂ och F ₂ .

Efter fluor kommer neon (Ne), den ädla gasen som följer helium. Under fluor har vi klor (Cl), i form av Cl _2- molekyler .

Därefter har vi resten av de ädla gaserna: argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe), radon (Rn) och oganeson (Og).

Därför är de totalt tolv gasformiga element; elva om vi utesluter den mycket radioaktiva och instabila oganeson.

Gasformiga föreningar

Förutom gasformiga element, kommer några vanliga gasformiga föreningar att listas:

-H ₂ S, vätesulfid, ansvarig för lukten av ruttna ägg

-NH ₃ , ammoniak, den skarpa aromen som uppfattas i använda tvålar

-CO ₂ , koldioxid, en växthusgas

-NO ₂ , kvävedioxid

-NO, kvävemonoxid, en gas som tros vara mycket giftig men spelar en viktig roll i cirkulationssystemet

-SO ₃ , svaveltrioxid

-C ₄ H ₁₀ , butan

-HCl, väteklorid

-O ₃ , ozon

-SF ₆ , svavelhexafluorid

referenser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi (8: e upplagan). CENGAGE Learning.
2. Gasernas egenskaper. Återställdes från: chemed.chem.purdue.edu
3. Wikipedia. (2019). Gas. Återställd från: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (05 december 2018). Gaser - Allmänna egenskaper för gaser. Återställd från: thoughtco.com
5. Harvard Men's Health Watch. (2019). Gasens tillstånd. Återställd från: hälsa.harvard.edu
6. Elektronikkylningsredaktörer. (1 september 1998). Gasernas värmeledningsförmåga. Återställs från: electronics-cooling.com