الغازات : التصنيف والخصائص والأمثلة والخصائص

نفسر ماهية الغازات وكيف يتم تصنيفها والخصائص التي تقدمها. أيضا ، ما هي خصائصه وأمثلة.

تتميز الغازات بانخفاض التجاذب بين جزيئاتها.

ما هي الغازات؟

نعني بمصطلح الغاز إحدى الحالات الرئيسية الثلاث لتجميع المادة (بجانب السوائل والمواد الصلبة). يتميز بالتشتت والسيولة والقليل من الجاذبية بين الجزيئات المكونة له.

الغازات أكثر أشكال المادة تقلبًا في الطبيعة وهي شائعة للغاية في الحياة اليومية. وهكذا ، عندما تكون المادة في حالة غازية ، فإننا نطلق عليها عادةً اسم غاز.

يمكن تحويل المواد السائلة أو الصلبة إلى غاز باستخدام عمليات مختلفة. يتضمن هذا التحول تغييرًا في الخصائص الفيزيائية للمواد ، مثل حالة تجميعها. ومع ذلك ، فإن خواصها الكيميائية لا تتغير ، لأن المواد تستمر في امتلاك نفس التركيب الكيميائي ، أي أنه لا يحدث انهيار للروابط الكيميائية أو تتولد مواد جديدة.

الغازات توجد في كل مكان: من الكتلة غير المتجانسة للغازات التي نسميها الغلاف الجوي والتي نتنفسها كهواء ، إلى الغازات التي تتولد داخل الأمعاء ، نتاج الهضم والتحلل ، إلى الغازات القابلة للاشتعال التي نغذي بها مطابخنا وأفراننا.

أنظر أيضا: دول التجميع

تاريخ الغازات

الكلمة غاز اخترع ذلك في القرن السابع عشر من قبل العالم الفلمنكي يان بابتيستا فان هيلمونتمن المصطلح اللاتيني وداعا (“فوضى”).

اختار اسم درجة الاضطراب الظاهرة التي تظهرها جزيئات الغاز. جدا عُرفت هذه الحالة باسم “الحالة الهوائية”، ولكن تم تجاهل هذا المصطلح.

كانت القوانين الأولى المتعلقة بسلوك الغازات نتيجة لدراستهم المكثفة في نهاية نفس القرن ، وخاصة العلاقات بين الضغط ودرجة الحرارة والحجم.

هذا أدى إلى إميل كلابيرون لصياغة القانون المثالي لجميع الغازات (“قانون الغاز المثالي”) عام 1834.

الغاز المثالي والغاز الحقيقي

الغاز المثالي هو نموذج من صنع الإنسان للغاز، وأن ليس لها تفاعلات بين الجسيمات التي تتكون منها ، أي لا تجاذب أو تنافر بينها. من ناحية أخرى ، الغاز الحقيقي له هذه التفاعلات.

كلما كانت الصيغة الكيميائية للغاز الحقيقي أبسط وكلما كانت تفاعله أقل ، يمكن أن يشبه الغاز المثالي. وهكذا ، فإن الغازات أحادية الذرة ، على سبيل المثال الهيليوم (He) ، تتصرف بشكل مشابه أكثر للغازات المثالية.

المزيد في: الغازات المثالية

قوانين الغاز

يختلف حجم الغاز عكسياً حسب الضغط مع درجة حرارة ثابتة.

أحد القوانين الأكثر استخدامًا لوصف سلوك الغازات هو قانون الغاز المثالي والذي بدوره يمكن فهمه على أنه مزيج من القوانين الأخرى:

• قانون بويل ماريوت. يحدد أن حجم الغاز يختلف عكسيًا حسب الضغط المطلق للحاوية حيث يوجد ، إذا ظلت درجة الحرارة ثابتة. يتم التعبير عنها وفقًا للمعادلة:
• قانون مثلي الجنس لوساك. اشرح أن ضغط كتلة الغاز التي يظل حجمها ثابتًا يتناسب طرديًا مع درجة حرارته (معبرًا عنه بالدرجات الكلفينية). يتم تمثيل ذلك على النحو التالي:
• تشارلز لو. يعبر عن أن درجة حرارة وحجم الغاز يتناسبان بشكل مباشر عندما يكون الضغط ثابتًا. يتمثل هذا القانون بالمعادلة التالية:في جميع الحالات المذكورة أعلاه V1و P1 ص T1 هم الحجم والضغط ودرجة الحرارة الأولية. في حين V2و P2 ص T2 هم الحجم والضغط ودرجة الحرارة النهائية.
• قانون أفوجادرو. يعبر عن أنه في ظل نفس ظروف الضغط ودرجة الحرارة ، تحتوي أحجام المركبات الغازية المختلفة على نفس عدد الجسيمات.
• قانون الغازات المثالية. من الجمع بين القوانين السابقة ، يتم الحصول على قانون الغاز المثالي ، ويتم تمثيل معادلته على النحو التالي:أين صو الخامس ص تي هم الضغط والحجم ودرجة الحرارة. في حين ن هو عدد مولات الغاز و ص هو ثابت الغاز المثالي وقيمته 8.31451 J / molK.

أنواع الغازات

يمكن تصنيف الغازات حسب طبيعتها الكيميائية في:

• قابل للاحتراق أو للاشتعال. تلك التي يمكن أن تحترق ، أي تولد تفاعلات متفجرة أو طاردة للحرارة في وجود الأكسجين أو مؤكسدات أخرى.
• أكالة. تلك التي ، عند ملامستها لمواد أخرى ، تعرضها لعمليات اختزال أو أكسدة مكثفة ، مما يتسبب في تلف سطحها أو حدوث إصابات إذا كانت مواد عضوية.
• مؤكسد. تلك التي تسمح للهب أو التفاعل القابل للاشتعال بالبقاء على قيد الحياة ، لأنها تحرض على الاحتراق في مواد أخرى.
• سامة. تلك التي تمثل خطرًا على الصحة بسبب التفاعلات التي تدخلها في جسم الكائنات الحية ، مثل الغازات المشعة.
• خامل أو نبيل. تلك التي تظهر القليل من التفاعل أو لا تظهر على الإطلاق ، إلا في مواقف وظروف معينة.

خصائص الغازات

يمكن ضغط الغازات عند الضغط عليها.

الغازات لها الخصائص التالية:

• ليس لديهم حجم خاص بهم. يشغلون حجم الحاوية التي هم فيها.
• ليس لديهم شكل خاص بهم. يفترضون أيضًا أن الحاوية الخاصة بهم.
• يمكنهم التوسع والتقلص. مثل المواد الصلبة والسوائل ، تتمدد الغازات إذا زادت درجة حرارتها ، وتنكمش إذا تم تبريدها.
• لديهم طلاقة كبيرة. تتدفق الغازات أكثر بكثير من السوائل لأن جزيئاتها لها تفاعل أقل. يمكنهم الانتقال بسهولة من خلال فتحة من حاوية إلى أخرى.
• لديهم انتشار عالية. يمكن أن تمتزج الغازات مع بعضها بسهولة بسبب الحركة الكبيرة لجزيئاتها.
• الذوبان. يمكن أن تكون الغازات قابلة للذوبان في الماء أو سوائل أخرى.
• يمكن ضغطها. من خلال الضغط على الغاز ، يمكن تقريب جزيئاته من بعضها البعض ، أي يتم ضغط الغاز.

تغيرات حالات الغازات

الجليد الجاف هو مثال على التسامي.

• تسامي. إنها عملية فيزيائية لتغيير الطور ، والتي تسمح بتحويل المادة الصلبة إلى غاز مباشرة ، دون المرور أولاً بمرحلة سائلة. هذه العملية نادرة وعادة ما تتضمن ظروف ضغط ودرجة حرارة معينة. يمكننا ملاحظته في الجليد الجاف (أو الجليد) في درجة حرارة الغرفة: الكتلة الصلبة تطلق بخارًا طفيفًا ، وهو المادة التي تستعيد حالتها الغازية الأصلية.
• الغليان. إنها العملية التي يتم من خلالها تحويل السائل إلى غاز. يحدث عندما يتم تسخين كتلة السائل بأكملها إلى درجة حرارة تساوي نقطة غليانها.
• تبخر. إنها عملية تغيير طور شائعة للغاية ، والتي تؤدي إلى تحول السائل إلى غاز عند زيادة درجة حرارة السائل. يحدث ببطء وبشكل تدريجي. نضعها موضع التنفيذ ، على سبيل المثال ، في الحمام عندما يتحول الماء الساخن جدًا إلى بخار يمكن ملاحظته كسحابة بيضاء.
• تركيز. إنها العملية المعاكسة للتبخر ، أي عملية تغيير الطور التي تؤدي من الحالة الغازية إلى السائل ، بسبب فقدان الطاقة الحرارية. تتسبب هذه الطاقة المفقودة في اهتزاز جزيئات الغاز بشكل أبطأ ، مما يسمح لها بالاقتراب والتفاعل عن كثب ، كما يحدث على الزجاج البارد في يوم ممطر ، أو على النباتات والأسطح الأخرى التي بها ندى.

يمكن أن تصبح الغازات سائلة بسبب فقدان الطاقة الحرارية.

• عكس التسامي. إنه المسار المعاكس للتسامي ، أي المرور من الحالة الغازية إلى الحالة الصلبة دون المرور أولاً بلحظة السيولة. تتطلب هذه العملية ظروف ضغط ودرجة حرارة محددة للغاية.

بلازما

تستخدم مصابيح الحمم البلازما الباردة.

حالة المادة البلازمية تعتبر الحالة الرابعة للتجميع، ولكن لها أوجه تشابه هائلة مع الحالة الغازية ، لأنها في الأساس غاز مؤين ، أي غاز فقدت جزيئاته الإلكترونات واكتسبت شحنة كهرومغناطيسية معينة. هناك بلازما باردة ، مثل تلك المستخدمة في مصابيح “الحمم البركانية” ، أو البلازما الساخنة ، مثل النار التي تحيط بالشمس.

أمثلة على الغازات

الميثان هو أحد مكونات الغاز المستخدم في المنازل.

بعض الأمثلة على الغازات هي:

• الهيدروجين (H2). إنه الغاز ثنائي الذرة الأكثر شيوعًا في الكون بأسره.
• الهليوم. لا طعم له ، عديم اللون وخامل ، وهو الأقل قابلية للذوبان في الماء من بين جميع الغازات.
• الميثان (CH4). وهو مادة هيدروكربونية غازية ذات رائحة كريهة يتم الحصول عليها نتيجة تحلل المواد العضوية.
• هواء. إنه الخليط غير المتجانس من الهيدروجين والنيتروجين والأكسجين والأرجون والغازات الأخرى التي تتنفسها الكائنات الحية.