Substanțe gazoase: exemple și proprietăți

Până în prezent, se cunoaște existența a peste 3 milioane de substanțe diferite. Și această cifră crește în fiecare an, deoarece chimistii sintetici și alți oameni de știință fac constant experimente pentru a obține noi compuși care au proprietăți utile.

Unele dintre substanțe sunt locuitori naturali, formați în mod natural. Cealaltă jumătate sunt artificiale și sintetice. Cu toate acestea, în primul și al doilea caz, o parte considerabilă este formată din substanțe gazoase, exemple și caracteristici pe care le vom lua în considerare în acest articol.

Stări agregate de substanțe

Din secolul al XVII-lea a fost acceptat faptul că toți compușii cunoscuți pot exista în trei stări agregate: substanțe solide, lichide și gazoase. Cu toate acestea, studiile atente din ultimele decenii în domeniul astronomiei, fizicii, chimiei, biologiei spațiale și a altor științe au demonstrat că există o altă formă. Aceasta este plasma.

Ce este? Acestea sunt gaze parțial sau complet ionizate. Și se pare că astfel de substanțe din univers sunt marea majoritate. Astfel, în starea plasmei:

• materia interstelară;
• materie spațială;
• straturi superioare ale atmosferei;
• nebuloasă;
• compozitia multor planete;
• stele.

Prin urmare, astăzi se spune că există substanțe solide, lichide, gazoase și plasme. Apropo, fiecare gaz poate fi transformată în mod artificial într-o astfel de stare, în cazul în care subiectul ionizare, care este, de a face transformă în ioni.

Substanțe gazoase: exemple

Exemple de substanțe luate în considerare sunt în masă. După ce gazele au fost cunoscute încă din secolul al XVII-lea, când Van Helmont, naturalist, a primit mai întâi dioxidul de carbon și a început să exploreze proprietățile sale. Apropo, numele acestui grup de compuși, de asemenea, le-a dat, pentru că, în opinia sa, gazul - este ceva dezordonat, haotic, asociat cu spiritele și ceva invizibil, dar palpabil. Acest nume a surprins în Rusia.

Puteți clasifica toate substanțele gazoase, apoi exemplele vor fi mai ușor de realizat. La urma urmei, îmbrățișarea întregii diversități este dificilă.

Compoziția se distinge:

• simplu,
• molecule complexe.

Primul grup include aceia care constau din atomi identici în oricare dintre ele. Exemplu: Oxigen - O₂, ozon - O₃, H - H₂, cloro - CL₂, fluor - F₂, azot - N₂ și altele.

A doua categorie ar trebui să includă astfel de compuși, care includ mai mulți atomi. Acestea vor fi substanțe complexe gazoase. Exemplele sunt:

• hidrogen sulfurat - H₂S;
• acidul clorhidric - HCL;
• metan - CH₄
• dioxidul de sulf - SO₂;
• brun gaz - NO₂;
• Freon - CF₂CL₂;
• amoniac - NH₃ și altele.

Clasificarea prin natura substanțelor

De asemenea, este posibil să se clasifice tipurile de substanțe gazoase ca aparținând lumii organice și anorganice. Aceasta este, prin natura atomilor. Gazele organice sunt:

• primii cinci reprezentanți din hidrocarburile finale (metan, etan, propan, butan, pentan). Formula generală C_nH_{2n + 2};
• etilen - C₂H₄;
• acetilenă sau etin-C₂H₂;
• metilamină - CH₃NH₂ și altele.

La categoria de gaze naturale anorganice sunt clorul, fluorul, amoniacul, monoxidul de carbon, silanul, amuzant gaz, inert sau gaze nobile și altele.

O altă clasificare la care se pot supune compușii luați în considerare este reprezentată de fisiunea pe baza particulelor constituente. Din atomi nu se compun toate substanțele gazoase. Exemple de structuri în care există ioni, molecule, fotoni, electroni, particule browniene, plasma, aparțin, de asemenea compuși într-o astfel de stare de agregare.

Proprietățile gazelor

Caracteristicile substanțelor în această stare diferă de cele pentru compușii solizi sau lichizi. Problema este că proprietățile substanțelor gazoase sunt speciale. Particulele sunt ușor și rapid de telefonie mobilă, întreaga chestiune este izotrop, adică, proprietăți nu sunt determinate de direcția de mișcare sunt parte a structurilor.

Este posibil să se desemneze cele mai importante proprietăți fizice ale substanțelor gazoase, care le vor distinge de toate celelalte forme de existență a materiei.

1. Acestea sunt compuși care nu pot fi văzuți și controlați, simțiți prin mijloace umane obișnuite. Pentru a înțelege proprietățile și a identifica un anumit gaz, se bazează pe patru parametri care le descriu: presiunea, temperatura, cantitatea de substanță (mol), volumul.
2. Spre deosebire de lichide, gazele pot ocupa întreg spațiul fără reziduuri, limitate doar la dimensiunea vasului sau a încăperii.
3. Toate gazele se amestecă ușor unul cu celălalt, iar acești compuși nu au o interfață.
4. Există reprezentanți mai ușori și mai grei, deci sub influența gravitației și a timpului, este posibil să se vadă separarea lor.
5. Difuzia este una dintre cele mai importante proprietăți ale acestor compuși. Abilitatea de a pătrunde în alte substanțe și de a le satura din interior, în timp ce face mișcări complet dezordonate în structura lor.
6. Curentul electric real nu poate conduce gaze reale, dar dacă vorbim despre substanțe rarefiate și ionizate, atunci conductivitatea crește brusc.
7. Capacitatea termică și conductivitatea termică a gazelor sunt scăzute și fluctuează la diferite specii.
8. Viscozitatea crește odată cu creșterea presiunii și a temperaturii.
9. Există două variante ale tranziției interfazice: evaporarea - lichidul se transformă în vapori, sublimarea - un solid, ocolind lichidul, devine gazos.

O caracteristică distinctivă a vaporilor provenind de la gazele adevărate este că acestea pot, în anumite condiții, să devină lichide sau o fază solidă, în timp ce acestea din urmă nu. Trebuie de asemenea remarcat capacitatea compușilor luați în considerație de a rezista la deformări și de a fi lichizi.

Proprietăți similare ale substanțelor gazoase le permit să le aplice pe scară largă în diferite domenii ale științei și tehnologiei, industriei și economiei naționale. În plus, caracteristicile specifice sunt strict individuale pentru fiecare reprezentant. Am luat în considerare numai caracteristicile comune ale tuturor structurilor reale.

compresibilitate

La temperaturi diferite, dar și sub influența presiunii, gazele sunt capabile să se contracte, crescând concentrația și scăzând volumul ocupat. La temperaturi ridicate, se extind, la temperaturi scăzute se contractă.

Sub influența presiunii, se produc și schimbări. Densitatea substanțelor gazoase crește și, la atingerea unui punct critic, care pentru fiecare reprezentant are propriile sale, poate să apară o tranziție la o altă stare agregată.

Principalii oameni de știință care au contribuit la dezvoltarea teoriei gazelor

Există mulți astfel de oameni, deoarece studiul gazelor este un proces laborios și istoric de lungă durată. Să ne ocupăm de cele mai renumite personalități care au reușit să facă cele mai semnificative descoperiri.

1. În 1811, Amedeo Avogadro a făcut o descoperire. Nu contează ce gaze, principala este că, în aceleași condiții, ele sunt în același volum și conțin un număr egal de molecule. Există o valoare calculată, denumită după numele omului de știință. Este egal cu 6,03 * 10²³ molecule pentru 1 mol de gaz.
2. Fermi - a creat teoria unui gaz cuantic ideal.
3. Gay-Lussac, Boyle-Marriott - numele oamenilor de știință care au creat ecuațiile kinetice de bază pentru calcule.
4. Robert Boyle.
5. John Dalton.
6. Jacques Charles și mulți alți oameni de știință.

Structura substanțelor gazoase

Caracteristica principală în construcția rețelei cristaline a substanțelor, este faptul că nodurile din oricare dintre atomii sau moleculele care sunt unite prin legături covalente slabe. De asemenea, există forțe ale interacțiunii van der Waals atunci când vine vorba despre ioni, electroni și alte sisteme cuantice.

Prin urmare, principalele tipuri de structuri de zăcăminte pentru gaze sunt:

• nucleare;
• molecular.

Conexiunile din interior sunt ușor de rupt, astfel încât acești compuși nu au o formă constantă, ci umple întregul volum spațial. Acest lucru explică, de asemenea, lipsa conductivității electrice și a conductivității termice scăzute. Izolarea termică a gazelor este însă bună, deoarece, datorită difuziei, ele pot penetra în solide și pot ocupa spații libere în interiorul lor. Aerul nu este trecut, căldura este reținută. Aceasta este baza pentru utilizarea gazelor și solidelor în agregate în scopuri de construcție.

Substanțe simple în rândul gazelor

Care este structura și structura gazelor aparțin acestei categorii, am discutat deja mai sus. Acestea sunt cele care constau din aceiași atomi. Exemple sunt multe, pentru că o parte semnificativă a nemetalelor din întregul sistem periodic în condiții normale există într-o astfel de stare de agregare. De exemplu:

• fosfor alb - unul dintre modificări alotropice acest element;
• azot;
• oxigen;
• fluor;
• clor;
• heliu;
• neon;
• argon;
• kripton;
• xenon.

Moleculele acestor gaze pot fi fie monatomice (gaze nobile), fie polatomice (ozon - O₃). Tipul de conexiune este covalent nonpolar, în cele mai multe cazuri destul de slab, dar deloc deloc. O latură cristalină de tip molecular, care permite acestor substanțe să se miște cu ușurință de la o stare agregată la alta. De exemplu, iodul în condiții normale - cristale violete închise cu luciu metalic. Cu toate acestea, atunci când sunt încălzite, ele se sublimează în nori de gaz luminos-violet - eu₂.

Apropo, orice substanță, inclusiv metalele, în anumite condiții poate exista într-o stare gazoasă.

Compuși complexi de natură gazoasă

Dintre aceste gaze, desigur, cel mai mult. Diferite combinații ale atomilor în molecule, combinate cu legături covalente și van der Waals interacțiuni, permite generarea sute de reprezentanți ai statului considerate de agregare.

Exemple de substanțe complexe printre gaze pot fi toți compușii care constau din două sau mai multe elemente diferite. Aceasta include:

• propan;
• butan;
• acetilenă;
• amoniac;
• silan;
• fosfină;
• metan;
• disulfură de carbon;
• dioxid de sulf;
• gaz brun;
• freonul;
• etilenă și altele.

Spațiu cristalin de tip molecular. Mulți dintre reprezentanți se dizolvă ușor în apă, formând acizii corespunzători. Majoritatea acestor compuși sunt o parte importantă a sintezei chimice din industrie.

Metanul și omologii săi

Uneori, noțiunea comună de "gaz" este un mineral natural, care este un amestec întreg de produse gazoase de natură preponderent organică. Conține substanțe precum:

• metan;
• etan;
• propan;
• butan;
• etilenă;
• acetilenă;
• pentan și altele.

În industrie acestea sunt foarte importante, deoarece este amestecul de propan-butan - este de gaze naturale, în cazul în care oamenii se pregătesc de alimente, care este folosit ca energie și sursa de căldură.

Multe dintre ele sunt utilizate pentru sinteza alcoolilor, aldehidelor, acizilor și a altor substanțe organice. Consumul anual de gaze naturale este estimat la trilioane de metri cubi, ceea ce este destul de justificat.

Oxigen și dioxid de carbon

Ce substanțe gazoase pot fi numite cele mai răspândite și cunoscute chiar și de primii formatori? Răspunsul este evident - oxigen și dioxid de carbon. La urma urmei, aceștia sunt participanții direcți la schimbul de gaze care apare în toate ființele vii de pe planetă.

Se știe că datorită oxigenului viața este posibilă, deoarece numai câteva tipuri de bacterii anaerobe pot exista fără ea. Dioxidul de carbon este un produs "alimentar" necesar pentru toate plantele care îl absoarbe în scopul realizării procesului de fotosinteză.

Din punct de vedere chimic, atât oxigenul cât și dioxidul de carbon sunt substanțe importante pentru sinteza compușilor. Primul este un oxidant puternic, al doilea este mai des un agent reducător.

halogeni

Acesta este un grup de compuși în care atomii sunt particule ale unei substanțe gazoase, conectate în perechi printr-o legătură covalentă nepolară. Cu toate acestea, nu toți halogeni sunt gaze. Bromul este un lichid în condiții normale, iar iodul este un solid usor sublimat. Fluorul și clorul sunt substanțe otrăvitoare periculoase pentru sănătatea lucrurilor vii, care sunt cele mai puternice oxidante și sunt utilizate foarte mult în sinteze.