KAASUT: OMINAISUUDET, KÄYTTÄYTYMINEN, MUOTO, ESIMERKIT - KEMIA - 2026

Kaasut ovat kaikki aineet tai yhdisteitä, joiden yhdistäminen valtiot ovat heikkoja ja hajanaisia, ja erittäin riippuvainen lämpötilasta ja paineesta edellytykset niiden päälle. Ne ovat kenties plasman jälkeen toiseksi runsas ainemuoto koko maailmankaikkeudessa.

Maapallolla kaasut muodostavat ilmakehän kerrokset eksosfääristä troposfääriin ja hengittämäämme ilmaa. Vaikka kaasu on näkymätön, kun se leviää suurten tilojen, kuten taivaan, läpi, se havaitaan pilvien liikkumisen, myllyn terien kääntöjen tai suista uloshengitettävien höyryjen avulla kylmässä ilmastossa.

Kaasuja voidaan havaita teollisuus- tai kotipiipoissa sekä tulivuorien aiheuttamissa savutorneissa. Lähde: Pxhere.

Samoin negatiivisiin ympäristönäkökohtiin havaitaan ajoneuvojen pakoputkien mustassa savussa, tehtaissa sijaitsevien tornien savupylvääissä tai metsän palaessa nousevassa savussa.

Olet myös edessään kaasumaisia ​​ilmiöitä, kun näet viemäreistä tulevia höyryjä, suiden ja hautausmaiden raiteissa, vesisäiliöiden sisässä kuplivaa, taivaaseen vapautuvissa heliumpallot, taivaassa happi, jonka kasvit vapauttavat niiden fotosynteesin seurauksena, ja jopa röyhtäily ja ilmavaivat.

Kaikkien kaasujen havaitsemisella tarkoittaa, että tapahtui kemiallinen reaktio, elleivät ne ole kiinnittyneet tai assimiloituneet suoraan ilmasta, planeetan pääasiallinen kaasulähde (pinnallisesti). Lämpötilojen noustessa kaikki aineet (kemialliset alkuaineet) muuttuvat kaasuiksi, mukaan lukien metallit, kuten rauta, kulta ja hopea.

Kaasujen kemiallisesta luonteesta riippumatta kaikilla on yhteinen suuri etäisyys, joka erottaa niiden hiukkaset (atomit, molekyylit, ionit jne.), Jotka liikkuvat kaoottisesti ja mielivaltaisesti tietyn tilavuuden tai tilan läpi.

Kaasujen ominaisuudet

Erot kiinteissä, nestemäisissä ja kaasumolekyyleissä

fyysinen

Kaasujen fysikaaliset ominaisuudet vaihtelevat käytetyn aineen tai yhdisteen mukaan. Kaasuihin liittyy yleisesti huonoja hajuja tai puhkeamista, joko rikkipitoisuudestaan ​​tai haihtuvien amiinien läsnäolosta johtuen. Samoin ne visualisoidaan vihertävillä, ruskeilla tai kellertävillä väreillä, jotka pelottelevat ja antavat huonon merkin.

Kuitenkin suurin osa kaasuista tai ainakin yleisin kaasu on todella väritöntä ja hajutonta. Vaikka ne ovat hankalia, ne voidaan tuntea iholla ja ne vastustavat liikettä, muodostaen jopa viskoosia kerroksia kehoon, joka kulkee niiden läpi (kuten tapahtuu lentokoneissa).

Kaikissa kaasuissa voi tapahtua paineen tai lämpötilan muutoksia, jotka päätyvät muuttamaan ne vastaaviksi nesteiksi; ts. ne kärsivät kondensoitumisesta (jos jäähdytetään) tai nesteytymisestä (jos “painetaan”).

Tiivistyminen; kaasumaisesta nestetilaan

Toisaalta kaasut kykenevät liukenemaan nesteisiin ja joihinkin huokoisiin kiinteisiin aineisiin (kuten aktiivihiili). Kuplat ovat seurausta sellaisten kaasujen kerääntymisestä, jotka eivät ole vielä liuenneet väliaineeseen ja pakenevat nesteen pintaan.

Sähköinen ja lämmönjohtavuus

Kaasut ovat normaaleissa olosuhteissa (ilman niiden hiukkasten ionisaatiota) heikkoja lämmön ja sähkönjohtajia. Kuitenkin, kun ne ovat stressissä monien elektronien kanssa, ne päästävät virran kulkemaan niiden läpi, kuten näkee salama myrskyjen aikana.

Toisaalta matalassa paineessa ja sähkökentän alaisena jotkut kaasut, erityisesti jalo tai täydellinen, syttyvät ja niiden valoja käytetään mainosten ja yöjulisteiden (neonvalo) suunnittelussa sekä kuuluisissa sähköpurkauslamput katulampuissa.

Lämmönjohtavuuden suhteen monet kaasut käyttäytyvät lämpöeristeinä, joten niiden sisällyttäminen kuitujen, kankaiden tai lasilevyjen täyttöihin auttaa estämään lämmön kulkeutumista niiden läpi ja pitää lämpötilan vakiona.

On kuitenkin kaasuja, jotka ovat hyviä lämmönjohtajia ja voivat aiheuttaa pahempaa palovammoja kuin nesteiden tai kiinteiden aineiden aiheuttamat palovammat; esimerkiksi kuten tapahtuu paistettujen kuppikakkujen (tai empanadaiden) kuumalla höyryllä tai kattiloista poistuvien höyrysuihkien kanssa.

reaktiivisuus

Yleensä reaktiot, joihin liittyy kaasuja tai joissa ne tapahtuvat, luokitellaan vaarallisiksi ja hankaliksi.

Niiden reaktiivisuus riippuu jälleen niiden kemiallisesta luonteesta; Laajentuessa ja liikuttaessa erittäin helposti on kuitenkin noudatettava tarkempaa varovaisuutta ja hallintaa, koska ne voivat laukaista voimakkaita paineen nousuja, jotka vaarantavat reaktorin rakenteen; Puhumattakaan siitä, kuinka helposti tai helposti syttymättömät nämä kaasut ovat.

Kaasujen käyttäytyminen

Makroskooppisesti voidaan saada käsitys kaasujen käyttäytymisestä todistamalla kuinka savut, renkaat tai savukkeiden kirjalliset "kielet" kehittyvät ilmassa. Samoin savukranaatin räjähtäessä on mielenkiintoista yksityiskohtaisesti selvittää näiden eri värillisten pilvien liikettä.

Tällaiset havainnot ovat kuitenkin alttiita ilman vaikutukselle ja myös sille, että savussa on erittäin hienojakoisia kiinteitä hiukkasia. Siksi nämä esimerkit eivät riitä johtopäätöksen tekemiseen kaasun todellisesta käytöstä. Sen sijaan on tehty kokeita ja kehitetty kaasujen kineettinen teoria.

Molekyylisesti ja ihannetapauksessa kaasumaiset hiukkaset törmäävät elastisesti keskenään, joilla on lineaariset, kierto- ja värähtelysiirtymät. Heillä on siihen liittyvä keskimääräinen energia, joka antaa heille mahdollisuuden kulkea vapaasti minkä tahansa tilan läpi ilman, että ne lähes vuorovaikutuksessa ovat tai törmäävät toisen hiukkasen kanssa, kun tilavuus niiden ympärillä kasvaa.

Sen käyttäytyminen tulisi sekoitukseksi epävakaasta Brownin liikkeestä ja joidenkin biljardipallien törmäyksistä, jotka palavat jatkuvasti toistensa ja pöydän seinien välillä; jos ei ole seiniä, ne diffundoituvat äärettömyyteen, ellei niitä pidä pakota voima: painovoima.

Kaasujen muoto

Kaasut, toisin kuin nesteet ja kiinteät aineet, eivät ole tiivistyneitä; ts. sen hiukkasten aggregaatio tai koheesio ei koskaan pysty määrittelemään muotoa. Ne jakavat nesteiden kanssa tosiasian, että ne vievät täysin niitä sisältävän astian tilavuuden; niillä ei kuitenkaan ole pinta- ja pintajännitystä.

Jos kaasupitoisuus on korkea, sen "kielet" tai jo kuvatut makroskooppiset muodot voidaan nähdä paljain silmin. Ne ennemmin tai myöhemmin katoavat tuulen vaikutuksesta tai pelkästään kaasun paisutuksesta. Kaasut peittävät siis kaikki rajoitetun tilan kulmat, jotka ovat peräisin erittäin homogeenisista järjestelmistä.

Nyt teoria pitää kaasuja kätevästi palloina, jotka tuskin törmäävät itsensä kanssa; mutta kun he tekevät, ne palautuvat kimmoisasti.

Nämä pallot ovat erotettu toisistaan ​​laajasti, joten kaasut ovat käytännössä "täynnä" tyhjiötä; siten monipuolisuus kulkea pienimmän raon tai halkeaman läpi ja helppo puristaa niitä merkittävästi.

Siksi riippumatta siitä, kuinka leipomo-asennus on suljettu, naapurissa kävellessäsi nautit varmasti vastaleivottujen leipien aromista.

Kaasun paine

Voitaisiin uskoa, että koska kaasun pallot tai hiukkaset ovat niin hajaantuneet ja erotetut, ne eivät kykene aiheuttamaan mitään painetta kappaleisiin tai esineisiin. Ilmapiiri todistaa kuitenkin, että tällainen uskomus on väärä: sillä on massa, paino ja se estää nesteitä haihtumasta tai kiehumasta tyhjästä. Kiehumispisteet mitataan ilmanpaineessa.

Kaasupaineet muuttuvat kvantitatiivisesti, jos manomerejä on saatavana tai jos ne on suljettu astioihin, joissa ei ole muodonmuutoksia. Siten mitä enemmän kaasuhiukkasia on säiliön sisällä, sitä suurempi on niiden ja seinien välisten törmäysten lukumäärä.

Nämä hiukkaset, kun ne törmäävät seinien kanssa, painavat niitä, koska ne kohdistavat pintaansa kineettiseen energiaansa verrannollisen voiman. Vaikuttaa siltä, ​​että ihanteelliset biljardipallot heitettäisiin seinälle; jos on monia, jotka lyövät heitä suurella nopeudella, se voi jopa rikkoutua.

yksiköt

Kaasun paineen mittauksiin liittyy monia yksiköitä. Jotkut tunnetuimmista ovat millimetriä elohopeaa (mmHg), kuten torr. On olemassa kansainvälisen yksikköjärjestelmän (SI) yksiköitä, jotka määrittelevät pascalin (Pa) N / m ^{2: na}; ja häneltä kilo (kPa), mega (MPa) ja giga (GPa) pascal.

Kaasun tilavuus

Kaasu varautuu ja laajenee koko säiliön tilavuuden. Mitä suurempi säiliö, sitä kaasumäärä on myös; mutta sekä sen paine että tiheys vähenevät samalla hiukkasmäärällä.

Toisaalta itse kaasulla on liittyvä tilavuus, joka ei riippuu niinkään sen luonteesta tai molekyylirakenteesta (ihannetapauksessa), vaan sen paine- ja lämpötilaolosuhteista, jotka sitä hallitsevat; tämä on sen molaarinen tilavuus.

Todellisuudessa moolitilavuus vaihtelee kaasusta toiseen, vaikka variaatiot ovat pienet, elleivät ne ole suuria ja heterogeenisiä molekyylejä. Esimerkiksi, molaarinen määrä ammoniakkia (NH ₃, 22,079 l / mol) 0 ° C: ssa ja 1 atm, eroaa heliumin (He, 22,435 L / mol).

Kaikilla kaasuilla on moolitilavuus, joka muuttuu P: n ja T: n funktiona, ja riippumatta siitä, kuinka suuret niiden hiukkaset ovat, niiden lukumäärä on aina sama. Siksi se itse asiassa johdettiin tunnetulla Avogadro-numerolla (N _A).

Tärkeimmät kaasulait

Kaasujen käyttäytymistä on tutkittu vuosisatojen ajan kokeiden, perusteellisten havaintojen ja tulosten tulkinnan kautta.

Nämä kokeet antoivat mahdolliseksi lakisarjan laatimisen, jotka kootaan samaan yhtälöön (ihanteellisten kaasujen yhtälö) auttamaan ennustamaan kaasun reaktioita paineen ja lämpötilan eri olosuhteisiin. Tällä tavalla on tilavuus, lämpötila ja paine, samoin kuin sen moolien lukumäärä tietyssä järjestelmässä.

Näiden lakien joukossa on seuraavat neljä: Boyle, Charles, Gay-Lussac ja Avogadro.

Boylen laki

Paineen nousu vähentämällä säiliön tilavuutta. Lähde: Gabriel Bolívar

Boylen lain mukaan vakiolämpötilassa ihanteellisen kaasun tilavuus on kääntäen verrannollinen sen paineeseen; ts. mitä suurempi säiliö, sitä matalampi paine on, että sen seinät kokevat samasta määrästä kaasua.

Charles Law

Kiinalaiset lyhdyt tai toivepallot. Lähde: Pxhere.

Charlesin lain mukaan vakiopaineessa ihanteellisen kaasun tilavuus on suoraan verrannollinen sen lämpötilaan. Ilmapallot osoittavat Kaarlen lakia, koska jos niitä lämmitetään, ne täyttyvät hieman enemmän, kun taas jos ne upotetaan nestemäiseen typpeen, ne tyhjenevät, koska niiden sisällä oleva kaasumäärä supistuu.

Gay-Lussac-laki

Gay-Lussacin lain mukaan vakiona olevan tilavuuden ollessa ihanteellisen kaasun paine on suoraan verrannollinen sen lämpötilaan. Hyvin suljetussa kattilassa, jos kaasua kuumennetaan asteittain, paine sen sisällä on aina suurempi, koska ritan seinät eivät vääristy tai laajene; eli sen tilavuus ei muutu, se on vakio.

Avogadro-laki

Viimeinkin Avogadro-lain mukaan ihanteellisen kaasun käyttämä tilavuus on suoraan verrannollinen sen hiukkasten lukumäärään. Siten, jos meillä on yksi mooli hiukkasia (6,02 · 10 ²³), niin meillä on kaasun moolitilavuus.

Kaasutyypit

Palavat kaasut

Ne ovat kaasuja, joiden komponentit toimivat polttoaineina, koska niitä käytetään lämpöenergian tuotantoon. Jotkut niistä ovat maakaasu, nestekaasu ja vety.

Teollisuuskaasut

Ne ovat valmistettuja kaasuja, joita markkinoidaan yleisölle erilaisiin käyttötarkoituksiin, kuten terveys-, elintarvike-, ympäristönsuojelu-, metallurgia-, kemianteollisuus-, turvallisuussektoreihin. Jotkut näistä kaasuista ovat muun muassa happea, typpeä, heliumia, klooria, vetyä, hiilimonoksidia, propaania, metaania, typpioksidia.

Inertit kaasut

Ne ovat kaasuja, jotka tietyissä lämpötila- ja paineolosuhteissa eivät aiheuta kemiallisia tai erittäin alhaisia ​​reaktioita. Ne ovat neonia, argonia, heliumia, kryptonia ja ksenonia. Niitä käytetään kemiallisissa prosesseissa, joissa ei-reaktiiviset elementit ovat välttämättömiä.

Esimerkkejä kaasumaisista alkuaineista ja yhdisteistä

Mitkä ovat jaksollisen kaasun elementit maan olosuhteissa?

Ensin on vety (H), joka muodostaa H ₂ -molekyylejä. Helium (He), kevyin jalokaasu, seuraa; ja sitten typpi (N), happi (O) ja fluori (F). Nämä kolme viimeistä myös muodostaa kaksiatomiseksi molekyylejä: n ₂, O _2, ja F- ₂.

Fluorin jälkeen tulee neoni (Ne), jalokaasu, joka seuraa heliumia. Alla fluori meillä on kloori (Cl), muodossa Cl ₂ molekyylejä.

Seuraavaksi meillä on loput jalokaasuja: argonia (Ar), kryptonia (Kr), ksenonia (Xe), radonia (Rn) ja oganesonia (Og).

Siksi niitä on yhteensä kaksitoista kaasumaista elementtiä; yksitoista, jos suljetaan pois erittäin radioaktiivinen ja epävakaa oganesoni.

Kaasumaiset yhdisteet

Kaasumaisten elementtien lisäksi luetellaan joitain yleisiä kaasumaisia ​​yhdisteitä:

H ₂ S, rikkivetyä, joka vastaa haju mätä munia

-NH ₃, ammoniakki, se pistävä tuoksu, joka havaitaan käytetyissä saippuissa

-CO ₂, hiilidioksidi, kasvihuonekaasu

-NO ₂, typpidioksidi

-NO, typpimonoksidi, kaasu, jonka uskottiin olevan erittäin myrkyllinen, mutta jolla on tärkeä rooli verenkiertoelimessä

-SO ₃, rikkitrioksidi

-C ₄ H ₁₀, butaani

-HCl, kloorivety

-O ₃, otsoni

-Sf ₆, rikkiheksafluoridi

Viitteet

1. Whitten, Davis, Peck ja Stanley. (2008). Kemia (8. painos). CENGAGE -oppiminen.
2. Kaasujen ominaisuudet. Palautettu: chemed.chem.purdue.edu
3. Wikipedia. (2019). Kaasua. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, tohtori Anne Marie (5. joulukuuta 2018). Kaasut - kaasujen yleiset ominaisuudet. Palautettu osoitteesta: gondo.com
5. Harvardin miesten terveysvahti. (2019). Kaasun tila. Palautettu osoitteesta: health.harvard.edu
6. Elektroniikan jäähdytyseditorit. (1. syyskuuta 1998). Kaasujen lämmönjohtavuus. Palautettu osoitteesta: electronics-cooling.com