的气体是所有那些物质或其聚集状态是弱且分散的化合物,而高度依赖于管理对它们的温度和压力条件。它们也许是整个宇宙中仅次于等离子体的第二大最丰富的物质形式。
在地球上,气体构成了大气层,从大气层到对流层以及我们呼吸的空气。尽管气体在大空间(例如天空)中扩散时是不可见的,但可以通过云层的移动,磨机叶片的转动或在寒冷气候下从我们的嘴中呼出的蒸气来检测。
可以在工业烟囱或家庭烟囱中以及在火山喷发的烟塔中观察到这些气体。资料来源:Pxhere。
同样,在不利的环境方面,从车辆排气管发出的黑烟,工厂内塔的烟柱中或在森林燃烧时产生的烟中都观察到这种现象。
当您看到下水道,沼泽和公墓的沼泽,鱼缸内的气泡,释放到空中的氦气球的蒸气时,也会遇到气态现象。植物由于其光合作用甚至在气和肠胃气胀而释放出的氧气。
无论在何处观察到气体,都意味着发生化学反应,除非它们被固定或直接从空气(表面上的主要气体)吸收或吸收。随着温度升高,所有物质(化学元素)都将转化为气体,包括铁,金和银等金属。
不管气体的化学性质如何,它们都共享一个很长的距离,这些距离将它们的粒子(原子,分子,离子等)分开,粒子在给定的体积或空间中无序移动。
气体性质
固体,液体和气体分子的差异
物理
气体的物理性质取决于所涉及的物质或化合物而变化。气体通常由于其硫含量或挥发性胺的存在而伴有难闻的气味或腐败。同样,它们以绿色,棕色或淡黄色显色,这会吓倒并发出不好的预兆。
但是,大多数气体或至少最丰富的气体实际上是无色无味的。尽管它们难以捉摸,但它们仍可以在皮肤上感觉到并且可以抵抗运动,甚至可以在通过它们的身体中形成粘性层(就像飞机一样)。
所有气体都会经历压力或温度的变化,最终变成各种液体。也就是说,它们会发生冷凝(如果冷却)或液化(如果“受压”)。
缩合; 从气态到液态
另一方面,气体能够溶解在液体和一些多孔固体(如活性炭)中。气泡是尚未在介质中溶解并逸出到液体表面的气体累积的结果。
电导率和导热率
在正常条件下(其粒子没有电离),气体是热和电的不良导体。但是,当受到许多电子的压力时,它们使电流通过,如暴风雨中的闪电所示。
另一方面,在低压和电场作用下,某些气体,特别是高贵或完美的气体,会点亮,其光用于广告和夜间海报的设计(霓虹灯),以及著名的街灯中的放电灯。
关于导热性,许多气体充当绝热体,因此将它们结合到纤维,织物或玻璃面板的填充物中,有助于防止热量通过它们并保持温度恒定。
但是,有些气体是良好的热导体,比液体或固体所引起的灼伤更严重。例如,发生在烤蛋糕(或肉馅卷饼)的热蒸汽中,或从锅炉逸出的蒸汽流中。
反应性
通常,涉及气体或发生气体的反应被归类为危险且繁琐。
它们的反应性又取决于它们的化学性质。但是,在轻松扩展和移动时,必须格外小心和控制,因为它们可能引起压力急剧增加,使反应堆结构处于危险之中;更不用说易燃气体的程度了。
气体行为
从宏观上看,人们可以通过观察烟,烟圈或卷烟的文学``舌头''在空气中的逸出来了解气体的行为。同样,当烟雾弹爆炸时,有趣的是要详细说明这些不同颜色的云的运动。
但是,这些观察结果受空气的作用,并且还受到烟雾中悬浮的非常细小的固体颗粒这一事实的影响。因此,这些例子不足以得出关于气体真实行为的结论。取而代之的是,进行了实验并发展了气体的动力学理论。
在分子上和理想情况下,气态颗粒彼此弹性碰撞,具有线性,旋转和振动位移。它们具有相关的平均能量,这使它们可以自由地穿越任何空间,而不会随着周围体积的增加而几乎与另一粒子发生相互作用或碰撞。
它的行为将是不规则的布朗运动与一些台球在彼此之间以及与桌子壁之间不断反弹的碰撞的混合。如果没有墙,它们将扩散到无穷远,除非它们被重力阻止。
气体形式
与液体和固体不同,气体不是冷凝型的;也就是说,其粒子的聚集或内聚永远无法定义形状。它们与液体共享一个事实,即它们完全占据了容纳液体的容器的体积。但是,它们缺乏表面和表面张力。
如果气体浓度很高,则可以用肉眼看到其“舌头”或已经描述的宏观形式。由于风的作用或气体的单纯膨胀,这些气体迟早会消失。因此,气体覆盖了源自高度均匀系统的有限空间的所有角落。
现在,该理论方便地将气体视为几乎不与自身碰撞的球体。但是当他们这样做时,它们会弹性反弹。
这些球相互之间很宽,因此气体实际上是“充满”真空的。因此,它具有通过最小的缝隙或裂缝的多功能性,并且能够轻松压缩它们。
这就是为什么,无论面包店如何封闭,如果您走到隔壁,都可以确保您会享受到新鲜出炉的面包的香气。
气体压力
可以相信,由于气体的球或粒子是如此分散和分离,因此它们无法在物体或物体上产生任何压力。但是,事实证明这种气氛是错误的:它具有质量,重量,并且可以防止液体蒸发或沸腾。沸点在大气压下测量。
如果有压力表,或者将其封闭在壁不变形的容器中,气压将变得更加可量化。因此,容器内部存在的气体颗粒越多,它们与其壁之间的碰撞次数就越大。
这些粒子在与壁碰撞时会对其施加压力,因为它们会在表面上施加与其动能成比例的力。就好像理想的撞球是扔在墙上一样。如果有许多高速撞击它们,它甚至可能破裂。
单位
气体压力的测量有许多单位。一些最著名的是毫米汞柱(mmHg),例如torr。有一些国际单位制(SI)以N / m 2定义帕斯卡(Pa)。从他那里可以得到公斤(kPa),兆帕(MPa)和千兆字节(GPa)帕斯卡。
气体量
气体在整个容器中占据并膨胀。容器越大,气体量也就越大;但是对于相同数量的粒子,其压力和密度都会降低。
另一方面,气体本身确实具有相关的体积,该体积并不完全取决于其性质或分子结构(理想情况下),而是取决于控制该气体的压力和温度条件。这是它的摩尔体积。
实际上,摩尔体积从一种气体到另一种气体是变化的,尽管如果它们不是大的且异质的分子,则其变化很小。例如,氨的摩尔体积(NH 3在0℃下和,22.079 L /摩尔)1个大气压,不同于氦(赫,22.435 L /摩尔)。
所有气体的摩尔体积都随P和T的变化而变化,并且无论它们的粒子多大,它们的数量始终是相同的。因此,实际上它是由已知的Avogadro数(N A)导出的。
主要气体法
通过实验,深入观察和结果解释,研究气体的行为已有数百年历史。
这样的实验使建立一系列定律成为可能,这些定律以相同的方程式(理想气体的定律)组合在一起,有助于预测气体对不同压力和温度条件的响应。这样,在给定系统中,其体积,温度和压力以及其摩尔数之间存在关系。
这些法律包括以下四项:博伊尔,查尔斯,盖伊·卢萨克和阿伏加德罗。
博伊尔定律
通过减小容器的体积来增加压力。资料来源:GabrielBolívar
博伊耳定律指出,在恒定温度下,理想气体的体积与压力成反比;因此,理想气体的体积与压力成反比。也就是说,容器越大,相同数量的气体在其壁上所承受的压力就越低。
查尔斯·劳
中国灯笼或愿望气球。资料来源:Pxhere。
查尔斯定律指出,在恒定压力下,理想气体的体积与温度成正比。气球显示出查尔斯定律,因为如果加热,它们会膨胀得更多,而如果浸入液氮中,它们就会放气,因为它们内部的气体会收缩。
盖·卢萨克法
盖-卢萨克定律指出,在恒定体积下,理想气体的压力与温度成正比。在密闭的大锅中,如果逐步加热气体,则每次内部的压力都将增大,因为大锅的壁不会变形或膨胀。也就是说,它的体积不变,它是恒定的。
阿伏加德罗定律
最后,阿伏加德罗定律指出,理想气体所占的体积与其颗粒数成正比。因此,如果我们具有一摩尔的粒子(6.02·10 23),那么我们将具有气体的摩尔体积。
气体种类
可燃气体
这些气体的成分用作燃料,因为它们用于生产热能。其中一些是天然气,液化石油气和氢气。
工业气体
它们是向公众出售的各种用途和应用的人造气体,例如用于健康,食品,环境保护,冶金,化学工业,安全部门等。这些气体中的一些是氧气,氮气,氦气,氯气,氢气,一氧化碳,丙烷,甲烷,一氧化二氮等。
惰性气体
它们是在特定温度和压力条件下不会产生任何化学反应或非常低的气体的气体。它们是氖气,氩气,氦气,k气和氙气。它们用于需要非反应性元素的化学过程中。
气态元素和化合物的例子
地球条件下元素周期表中的气态元素是什么?
我们首先有氢(H),它形成H 2分子。随后是最轻的稀有气体氦气;然后是氮(N),氧(O)和氟(F)。最后三个也形成双原子分子:N 2,O 2和F 2。
氟到达氖(Ne)之后是紧随氦气的稀有气体。在氟以下,我们有以Cl 2分子形式存在的氯(Cl)。
接下来,我们剩下的惰性气体为:氩气(Ar),k气(Kr),氙气(Xe),ra气(Rn)和奥格森(Oganeson)。
因此,它们总共是十二种气态元素。如果我们排除高放射性和不稳定的oganeson,则为11。
气态化合物
除气体元素外,还将列出一些常见的气体化合物:
-H 2 S,硫化氢,产生臭鸡蛋味
-NH 3,氨,在用过的肥皂中会感觉到的刺鼻香气
-CO 2,二氧化碳,温室气体
-NO 2,二氧化氮
-NO,一氧化氮,一种被认为具有剧毒但在循环系统中起着重要作用的气体
-SO 3,三氧化硫
-C 4 H 10,丁烷
-HCl,氯化氢
-O 3,臭氧
-SF 6,六氟化硫
参考文献
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