Газообразни вещества: примери и свойства

Към днешна дата е известно съществуването на повече от 3 милиона различни вещества. И тази цифра нараства всяка година, тъй като синтетичните химици и други учени непрекъснато правят експерименти за получаване на нови съединения, които имат някои полезни свойства.

Някои от веществата са естествени жители, образувани естествено. Другата половина са изкуствени и синтетични. Въпреки това, в първия и вторият случай значителна част се състои от газообразни вещества, примери и характеристики, които ще разгледаме в тази статия.

Съставно състояние на веществата

От XVII в. Се приема, че всички известни съединения могат да съществуват в три агрегатни състояния: твърди, течни, газообразни вещества. Въпреки това, внимателни проучвания на последните десетилетия в областта на астрономията, физика, химия, космическа биология и други науки са доказали, че има още една форма. Това е плазма.

Какво е това? Това са частично или напълно йонизирани газове. И се оказва, че такива вещества във Вселената са огромното мнозинство. По този начин в плазменото състояние е:

• междузвездната материя;
• космическа материя;
• по-високи слоеве на атмосферата;
• мъглявина;
• състава на много планети;
• звезди.

Ето защо днес те казват, че има твърди, течни, газообразни вещества и плазма. Между другото, всеки газ може да бъде изкуствено прехвърлен в такова състояние, ако е подложен на йонизация, т.е. да се превърне в йони.

Газообразни вещества: примери

Примерите за разглежданите вещества са масови. В края на краищата, газове са известни още от XVII век, когато ван Хелмон, естественик, първо получи въглероден диоксид и започна да изследва свойствата си. Между другото, името на тази група съединения също го е дал, защото, според него, газът - това е нещо, неподредена, хаотична, свързани с духове и нещо невидимо, но осезаемо. Това име е хваната в Русия.

Можете да класифицирате всички газообразни вещества, след което примерите ще бъдат по-лесни за произвеждане. В края на краищата, прегръщането на цялото разнообразие е трудно.

Съставът се отличава:

• проста,
• сложни молекули.

Първата група включва тези, които се състоят от идентични атоми във всеки един от тях. Пример: кислород - О₂, озон - О₃, Н - Н₂, хлоро - CL₂, флуоро - F₂, азот - N₂ и други.

Втората категория трябва да включва такива съединения, които включват няколко атома. Това ще бъдат газообразни комплексни вещества. Примерите са:

• сероводород - Н₂S;
• солна киселина - HCL;
• метан - СН₄
• серен диоксид - SO₂;
• кафяв газ - NO₂;
• Фреон - КФ₂CL₂;
• амоняк - NH₃ и други.

Класификация по природа на вещества

Също така е възможно да се класифицират видовете газообразни вещества като принадлежащи към органичния и неорганичния свят. Това е от естеството на атомите. Органичните газове са:

• първите пет представители от крайните въглеводороди (метан, етан, пропан, бутан, пентан). Общата формула С_пН_{2n + 2};
• етилен - C₂Н₄;
• ацетилен или етин-С₂Н₂;
• метиламин - СН₃NH₂ и други.

Към категорията на газовете с неорганична природа са хлор, флуор, амоняк, въглероден окис, силан, забавен газ, инертен или благородни газове и други.

Друга класификация, на която могат да бъдат подложени разглежданите съединения, е деленето на базата на съставните частици. От атомите не се състоят всички газообразни вещества. Примери за структури, в които присъстват йони, молекули, фотони, електрони, браунови частици и плазма, също са свързани със съединения в такова агрегатно състояние.

Свойства на газовете

Характеристиките на веществата в това състояние се различават от тези за твърди или течни съединения. Работата е, че свойствата на газовите вещества са специални. Техните частици са лесно и бързо движещи се, веществото като цяло е изотропно, т.е. свойствата не се определят от посоката на движение на структурите, които съставляват структурата.

Възможно е да се определят най-важните физични свойства на газообразните вещества, които ги отличават от всички други форми на съществуване на материята.

1. Това са такива съединения, които не могат да се видят и контролират, усещани от обикновени човешки средства. За да разберат свойствата и да идентифицират конкретен газ, те разчитат на четири параметъра, които ги описват: налягане, температура, количество вещество (мол), обем.
2. За разлика от течностите, газовете могат да заемат цялото пространство без остатък, ограничен само до размера на съда или помещението.
3. Всички газове се смесват лесно един с друг и тези съединения нямат интерфейс.
4. Има по-леки и по-тежки представители, така че под влиянието на гравитацията и времето е възможно да се види тяхното отделяне.
5. Дифузията е едно от най-важните свойства на тези съединения. Способността да проникват в други вещества и да ги насищат отвътре, докато правят напълно неразпределени движения в рамките на тяхната структура.
6. Реалният електрически ток не може да реализира истински газове, но ако говорим за редки и йонизирани вещества, проводимостта рязко се повишава.
7. Топлинната мощност и топлинната проводимост на газовете са ниски и варират в различните видове.
8. Вискозитетът се увеличава с увеличаване на налягането и температурата.
9. Има два варианта на междуфазовия преход: изпарение - течността се превръща в пара, сублимация - твърдо, преодолявайки течността, става газообразна.

Отличителна черта на парите от истински газове е, че първите могат при определени условия да станат течни или твърди, докато последните не. Трябва също да се отбележи способността на разглежданите съединения да устоят на деформации и да бъдат течни.

Подобни свойства на газообразните вещества позволяват широкото им приложение в различни области на науката и технологиите, промишлеността и националната икономика. В допълнение, специфичните характеристики са строго индивидуални за всеки представител. Ние разгледахме само общи черти на всички реални структури.

свиваемост

При различни температури, а също и под въздействието на натиск, газовете могат да се свиват, увеличавайки концентрацията им и намалявайки заемания обем. При повишени температури те се разширяват, при ниски температури те се свиват.

Под влияние на натиск се проявяват и промени. Плътността на газообразните вещества се увеличава и при достигане на критична точка, която за всеки представител има свой собствен, може да възникне преход към друго агрегатно състояние.

Основните учени, които допринесоха за развитието на теорията на газовете

Има много такива хора, защото изследването на газовете е труден и исторически дълъг процес. Нека да се занимаваме с най-известните личности, които успяха да направят най-значимите открития.

1. През 1811 г. Амедео Авогадро прави откритие. Няма значение какви газове, главното е, че при същите условия те са в същия обем, те съдържат еднакъв брой молекули. Има изчислена стойност, наречена след името на учения. Тя е равна на 6,03 * 10²³ молекули за 1 мол от всеки газ.
2. Ферми - създава теорията за идеален квантов газ.
3. Гей-Лусак, Бойл-Мариот - имената на учените, които създадоха основните кинетични уравнения за изчисления.
4. Робърт Бойл.
5. Джон Далтън.
6. Жак Чарлз и много други учени.

Структура на газообразните вещества

Най-важната характеристика при конструирането на кристалната решетка на разглежданите вещества е, че в възлите тя е или атоми, или молекули, които са свързани заедно от слаби ковалентни връзки. Съществуват и сили на взаимодействието на ван дер Ваалс, когато става въпрос за йони, електрони и други квантови системи.

Поради това основните типове решетъчни структури за газове са:

• ядрената;
• молекулна.

Връзките вътре лесно се разкъсват, така че тези съединения нямат постоянна форма, но запълват целия пространствен обем. Това обяснява и липсата на електрическа проводимост и лошата топлопроводимост. Но топлоизолацията на газовете е добра, защото поради дифузия те могат да проникнат в твърди частици и да заемат свободни куполни пространства вътре в тях. Въздухът не преминава, топлината се задържа. Това е основата за използването на газове и твърди частици като цяло за строителни цели.

Прости вещества между газовете

Каква е структурата и структурата на газовете, които принадлежат към тази категория, вече обсъдихме по-горе. Това са тези, които се състоят от едни и същи атоми. Примери могат да бъдат дадени много, защото значителна част от неметалите от цялата периодична система при обикновени условия съществува точно в такова агрегатно състояние. Например:

• фосфорен бял - един от алотропни модификации този елемент;
• азот;
• кислород;
• флуоро;
• хлоро;
• хелий;
• неон;
• аргон;
• криптон;
• ксенон.

Молекулите на тези газове могат да бъдат монатомични (благородни газове) или полиатомични (озон - О₃). Типът връзка е ковалентен неполярен, в повечето случаи по-скоро слаб, но изобщо не. Кристална решетка от молекулярен тип, която позволява тези вещества лесно да се преместват от едно агрегатно състояние в друго. Така например, йод при нормални условия - тъмно лилави кристали с метален блясък. Въпреки това, когато се нагряват, те се подлагат на ярко-виолетови газови облаци - аз₂.

Между другото, всяко вещество, включително метали, при определени условия може да съществува в газообразно състояние.

Комплексни съединения от газообразно естество

От тези газове, разбира се, най-много. Различните комбинации от атоми в молекулите, комбинирани чрез ковалентни връзки и взаимодействия на ван дер Ваалс, позволяват формирането на стотици различни представители на агрегираното състояние.

Примери за сложни вещества сред газовете могат да бъдат всички съединения, състоящи се от два или повече различни елемента. Това включва:

• пропан;
• бутан;
• ацетилен;
• амоняк;
• силан;
• фосфин;
• метан;
• въглероден дисулфид;
• серен диоксид;
• кафяв газ;
• фреон;
• етилен и други.

Кристална решетка от молекулярен тип. Много от представителите лесно се разтварят във вода, образувайки съответните киселини. Повечето от тези съединения са важна част от химическите синтези в промишлеността.

Метан и неговите хомолози

Понякога общата концепция за "газ" е естествен минерал, който е цяла смес от газообразни продукти с преобладаващо органичен характер. Той съдържа вещества като:

• метан;
• етан;
• пропан;
• бутан;
• етилен;
• ацетилен;
• пентан и някои други.

В промишлеността те са много важни, защото това е сместа от пропан-бутан - това е битов газ, където хората готвят храна, която се използва като източник на енергия и топлина.

Много от тях се използват за синтез на алкохоли, алдехиди, киселини и други органични вещества. Годишното потребление на природен газ се оценява на трилиони кубически метра, което е напълно оправдано.

Кислород и въглероден диоксид

Какви газообразни вещества могат да се нарекат най-широко разпространените и известни, дори първите създатели? Отговорът е очевиден - кислород и въглероден диоксид. В края на краищата те са преките участници в обмена на газ, който се среща във всички живи същества на планетата.

Известно е, че благодарение на кислорода животът е възможен, тъй като могат да съществуват само някои видове анаеробни бактерии. А въглеродният диоксид е необходим "хранителен" продукт за всички растения, които го поглъщат с цел извършване на фотосинтезата.

От химическа гледна точка, както кислородът, така и въглеродният диоксид са важни вещества за синтезирането на съединения. Първият е силен окислител, а вторият е по-често редуциращ агент.

халогени

Това е група съединения, в които атомите са частици от газообразно вещество, свързани по двойки с ковалентна неполярна връзка. Все пак не всички халогени са газове. Броминът е течност при нормални условия и йодът е лесно сублимирана твърда маса. Флуоринът и хлорът са отровни вещества, опасни за здравето на живите същества, които са най-силните оксиданти и се използват много широко в синтеза.