Jotkut aineet ovat normaaleissa olosuhteissa kaasua. Yksinkertaiset aineet - ei-metallit - Knowledge Hypermarket

26.09.2020

Aine, jossa sen muodostavat atomit ja molekyylit liikkuvat lähes vapaasti ja satunnaisesti törmäysten välillä, jolloin niiden liikkeen luonteessa tapahtuu jyrkkä muutos. Ranskan sana gaz on johdettu kreikan sanasta "kaaos". Aineen kaasumainen tila on maailmankaikkeuden yleisin aineen tila. Aurinko, tähdet, tähtienvälisen aineen pilvet, sumut, planeettojen ilmakehät koostuvat kaasuista, joko neutraaleista tai ionisoiduista (plasma). Kaasut ovat levinneitä luonnossa laajalti: ne muodostavat maapallon ilmakehän, sisältävät merkittäviä määriä kiinteitä maakiviä ja liukenevat valtamerten, merien ja jokien veteen. Löytyi sisään luonnolliset olosuhteet kaasut ovat pääsääntöisesti kemiallisesti yksittäisten kaasujen seoksia.

Kaasut täyttävät tasaisesti niille käytettävissä olevan tilan, eivätkä ne toisin kuin nesteet ja kiinteät aineet muodosta vapaata pintaa. Ne kohdistavat painetta kuoreen, mikä rajoittaa niiden täyttämää tilaa. Kaasujen tiheys normaalipaineessa on useita suuruusluokkia pienempi kuin nesteiden tiheys. Toisin kuin kiinteät aineet ja nesteet, kaasujen tilavuus riippuu merkittävästi paineesta ja lämpötilasta.

Useimpien kaasujen ominaisuudet - läpinäkyvyys, värittömyys ja vaaleus - vaikeuttivat niiden tutkimista, joten kaasujen fysiikka ja kemia kehittyivät hitaasti. Vasta 1700-luvulla todistettiin, että ilmalla on painoa (E. Torricelli ja B. Pascal). Sitten J. van Helmont otti käyttöön termin kaasut tarkoittamaan ilman kaltaisia aineita. Ja vasta 1800-luvun puolivälissä. peruslait, joita kaasut noudattavat, määritettiin. Näitä ovat Boylen laki - Mariotte, Charlesin laki, Gay-Lussac-laki, Avogadron laki.

Täydellisimmin tutkitut olivat riittävän harvinaisten kaasujen ominaisuudet, joissa molekyylien väliset etäisyydet normaaleissa olosuhteissa ovat luokkaa 10 nm, mikä on paljon suurempi kuin molekyylien välisten vuorovaikutusvoimien vaikutussäde. Tällaista kaasua, jonka molekyylejä pidetään ei-vuorovaikutteisina materiaalipisteinä, kutsutaan ideaalikaasuksi. Ihanteelliset kaasut noudattavat tiukasti Boylen - Mariotten ja Gay-Lussacin lakeja. Melkein kaikki kaasut käyttäytyvät ihanteellisina kaasuina ei liian korkealla korkeat paineet eikä liian alhaisia lämpötiloja.

Kaasujen molekyylikineettisessä teoriassa kaasut ovat joukko heikosti vuorovaikutuksessa olevia hiukkasia (molekyylejä tai atomeja), jotka ovat jatkuvassa kaoottisessa (lämpö) liikkeessä. Näiden yksinkertaisten kineettisen teorian käsitteiden pohjalta on mahdollista selittää kaasujen fysikaaliset perusominaisuudet, erityisesti harvinaisten kaasujen ominaisuudet. Riittävän harvinaisissa kaasuissa molekyylien keskimääräiset etäisyydet osoittautuvat paljon suuremmiksi kuin molekyylien välisten voimien vaikutussäde. Joten esimerkiksi normaaleissa olosuhteissa 1 cm 3:ssa kaasua on ~ 10 19 molekyyliä ja niiden välinen keskimääräinen etäisyys on ~ 10 -6 cm. Molekyylikinettisen teorian kannalta kaasun paine on seurausta lukuisat kaasumolekyylien vaikutukset suonen seiniin, keskiarvoina ajan kuluessa ja pitkin suonen seinämiä. Normaaliolosuhteissa ja aluksen makroskooppisissa mitoissa iskujen määrä pinta-alan 1 cm 2:tä kohti on noin 10 24 sekunnissa.

Ihanteellisen kaasun sisäenergia (kaikkien sen hiukkasten kokonaisenergian keskiarvo) riippuu vain sen lämpötilasta. Monatomisen kaasun, jolla on 3 translaatiovapausastetta ja joka koostuu N-atomeista, sisäenergia on yhtä suuri kuin:

Kaasun tiheyden kasvaessa sen ominaisuudet lakkaavat olemasta ihanteellisia, törmäysprosessit alkavat olla yhä tärkeämpi rooli, eikä molekyylien kokoa ja niiden vuorovaikutusta voida enää jättää huomiotta. Tällaista kaasua kutsutaan oikeaksi kaasuksi. Todellisten kaasujen käyttäytyminen, riippuen niiden lämpötilasta, paineesta, fysikaalisesta luonteesta, poikkeaa enemmän tai vähemmän ideaalikaasujen laeista. Eräs todellisen kaasun ominaisuuksia kuvaavista perusyhtälöistä on van der Waalsin yhtälö, jonka johtamisessa on otettu huomioon kaksi korjausta: molekyylien välisille vetovoimille ja niiden koosta.

Mikä tahansa aine voidaan muuttaa kaasumaiseksi sopivalla paineen ja lämpötilan valinnalla. Siksi kaasumaisen tilan mahdollinen olemassaoloalue on kuvattu graafisesti muuttujina: paine R- lämpötila T(päällä p-t-kartoittaa). On olemassa kriittinen lämpötila T k, jonka alapuolella tätä aluetta rajoittavat sublimaatio (sublimaatio) ja höyrystymiskäyrät, eli missä tahansa paineessa, joka on kriittisen p k:n alapuolella, on lämpötila. T, määritellään sublimaatio- tai höyrystymiskäyrällä, jonka yläpuolella aine muuttuu kaasumaiseksi. Alle T:n lämpötiloissa on mahdollista kondensoida kaasu - siirtää se toiseen aggregaatiotilaan (kiinteään tai nestemäiseen). Tässä tapauksessa kaasun faasimuutos nesteeksi tai kiinteäksi aineeksi tapahtuu äkillisesti: pieni paineen muutos johtaa muutokseen useissa aineen ominaisuuksissa (esimerkiksi tiheys, entalpia, lämpökapasiteetti jne.) . Kaasun kondensaatioprosessit, erityisesti kaasun nesteyttäminen, ovat teknisesti erittäin tärkeitä.

Aineen kaasumaisen tilan pinta-ala on erittäin laaja, ja kaasujen ominaisuudet voivat muuttua laajalla alueella lämpötilan ja paineen muutoksilla. Joten normaaleissa olosuhteissa (0 °C:ssa ja ilmakehän paineessa) kaasun tiheys on noin 1000 kertaa pienempi kuin saman aineen tiheys kiinteässä tai nestemäisessä tilassa. Toisaalta korkeassa paineessa aineella, jota ylikriittisissä lämpötiloissa voidaan pitää kaasuna, on valtava tiheys (esim. joidenkin tähtien keskellä ~10 9 g/cm 3 ).

Kaasumolekyylien sisäinen rakenne vaikuttaa vain vähän paineeseen, lämpötilaan, tiheyteen ja niiden väliseen suhteeseen, mutta vaikuttaa merkittävästi sen sähköisiin ja magneettisiin ominaisuuksiin. Kaasujen kaloriominaisuudet, kuten lämpökapasiteetti, entropia jne., riippuvat myös molekyylien sisäisestä rakenteesta.

Kaasujen sähköiset ominaisuudet määräytyvät molekyylien tai atomien ionisaatiomahdollisuudesta eli sähköisesti varautuneiden hiukkasten (ionien ja elektronien) ilmaantumisesta kaasuun. Varautuneiden hiukkasten puuttuessa kaasut ovat hyviä eristeitä. Kun varauspitoisuus kasvaa, kaasujen sähkönjohtavuus kasvaa. Useiden tuhansien K lämpötiloissa kaasu osittain ionisoituu ja muuttuu plasmaksi.

Magneettisten ominaisuuksiensa mukaan kaasut jaetaan diamagneettisiin (inertit kaasut, CO 2, H 2 O) ja paramagneettisiin (O 2). Diamagneettisten kaasujen molekyyleillä ei ole pysyvää magneettista momenttia ja ne saavat sen vain toiminnan vaikutuksesta magneettikenttä. Ne kaasut, joiden molekyyleillä on pysyvä magneettinen momentti, käyttäytyvät kuin paramagneetit.

Nykyaikaisessa fysiikassa kaasuja ei kutsuta vain yhdeksi aineen aggregaattitilaksi. Kaasuja, joilla on erityisominaisuuksia, ovat esimerkiksi joukko vapaita elektroneja metallissa (elektronikaasu), fononit kiteessä (fononikaasu). Sellaisten kaasuhiukkasten ominaisuudet kuvataan

Epämetallit kemiallisia alkuaineita, jotka muodostavat yksinkertaisia aineita vapaassa muodossa, niillä ei ole metallien fysikaalisia ominaisuuksia. 109:stä kemiallisia alkuaineita 87 voidaan lukea metalleista, 22 ovat ei-metalleja.

Normaaleissa olosuhteissa ei-metalleja löytyy kaasumainen, nestemäinen, yhtä hyvin kuin kiinteässä tilassa.

kaasut ovat helium He, neon Ne, argon Ar, krypton Kr, ksenon Xe, radon Rn. Se on kaikki inertit kaasut. Jokainen inertti kaasumolekyyli koostuu yhdestä atomista. Ulkoisella elektronitasolla inerttien kaasujen atomeissa (paitsi helium) on kahdeksan elektronia. Heliumia on vain kaksi. Kemiallisen stabiiliutensa ansiosta inerttejä kaasuja voidaan verrata jalometalleihin - kultaan ja platinaan, niillä on myös toinen nimi - jalokaasut. Samanlainen nimi sopii paremmin inerteille kaasuille, koska ne voivat tunkeutua sisään kemialliset reaktiot ja muodostavat kemiallisia yhdisteitä. Vuonna 1962 tiedettiin, että ksenoni ja fluori voivat muodostaa yhdisteitä. Siitä lähtien yli 150 kemialliset yhdisteet xenon, krypton, radon fluorin, hapen, kloorin ja typen kanssa.

Ajatus jalo- tai inerttien kaasujen kemiallisesta yksinoikeudesta ei osoittautunut täysin oikeaksi, joten odotetun nollaryhmän sijasta inertit kaasut määritettiin jaksollisen järjestelmän kahdeksanteen ryhmään.

Kaasut, kuten vety, happi, typpi, kloori ja fluori, muodostavat kaksiatomisia molekyylejä, jotka ovat meille jo tuttuja H 2, O 2, N 2, CL 2, F 2.

Aineen koostumus voidaan ilmaista käyttämällä kemiallisia ja matemaattisia merkkejä - kemiallista kaavaa. Kuten jo tiedämme, aineen suhteellinen molekyylipaino (Mr) voidaan laskea kemiallisesta kaavasta. Yksinkertaisen aineen suhteellinen molekyylipaino on yhtä suuri kuin suhteellisen aineen tulo atomimassa atomien lukumäärästä molekyylissä, esimerkiksi happi: O 2

herra (O 2) \u003d Ar (O) 2 \u003d 16 2 = 32

Happi voi kuitenkin muodostaa toisen kaasumaisen alkuaineen - otsonin, otsonimolekyylin koostumus sisältää jo kolme happiatomia. Kemiallinen kaava O3.

Yhden kemiallisen alkuaineen atomien kykyä luoda useita yksinkertaisia aineita kutsutaan allotropia ja nämä yksinkertaiset aineet - allotrooppiset muutokset, niitä kutsutaan myös muutoksia.

Kemiallisen alkuaineen hapen allotrooppisten modifikaatioiden ominaisuudet: yksinkertaiset aineet O 2 ja otsoni O 3 eroavat toisistaan merkittävästi.

Happella ei ole ominaista hajua, toisin kuin otsonilla (siis nimi otson tuli - kreikasta käännettynä otsoni tarkoittaa "haisevaa"). Samanlainen tuoksu voi tuntua ukkosmyrskyn aikana, kaasua muodostuu ilmaan sähköpurkausten seurauksena.

Happella ei ole väriä, toisin kuin otsonilla, joka voidaan erottaa vaalean violetista sävystä. Otsonilla on bakteereja tappavia ominaisuuksia. Sitä käytetään myös juomaveden desinfiointiin. Otsoni voi häiritä auringon spektrin ultraviolettisäteiden kulkua, ne ovat haitallisia kaikille maan eläville organismeille. Otsonisuoja (kerros), joka sijaitsee 20-35 km:n korkeudessa, suojaa kaikkea elävää auringon haitallisilta säteiltä.

22 yksinkertaisesta ei-metallisesta aineesta normaaleissa olosuhteissa nestettä tilassa on vain bromi, sen molekyylit ovat kaksiatomisia. Bromin kaava: Br 2 .

Bromi on raskas ruskea neste, jolla on epämiellyttävä haju (bromi on käännetty muinaisesta kreikasta "haisevaksi").

Ei-metalliset kiinteät aineet, kuten rikki ja hiili, on tunnettu muinaisista ajoista lähtien (hiili).

Kiinteä ei-metalliset aineet ovat myös alttiita allotropian ilmiölle. Hiili voi muodostaa sellaisia yksinkertaisia aineita kuin timantti, grafiitti jne. Timantin ja grafiitin rakenteen ero piilee kidehilojen rakenteessa.

Onko sinulla kysymyksiä? Etkö tiedä miten tehdä läksyjäsi?
Avun saaminen tutorilta -.
Ensimmäinen oppitunti on ilmainen!

blog.site, kopioimalla materiaali kokonaan tai osittain, linkki lähteeseen vaaditaan.

>> Kemia: Yksinkertaiset aineet - ei-metallit

Epämetallit - Nämä ovat kemiallisia alkuaineita, jotka muodostavat vapaassa muodossa yksinkertaisia aineita, joilla ei ole metallien fysikaalisia ominaisuuksia. 109 kemiallisesta alkuaineesta 87 on metalleja ja 22 ei-metalleja.

6. Yksinkertaisten aineiden metalleihin ja ei-metalleihin jaon suhteellisuus.

Harkitse yksittäisten jalometallien nimien etymologiaa.

Miksi runollinen ilmaus on kemiallisesti väärä: "Ilmassa oli ukkonen hajua"?

Kirjoita muistiin kaaviot molekyylien muodostukselle: Na2, Br2, O2, N2. Minkä tyyppinen sidos on näissä molekyyleissä?

Oppitunnin sisältö oppitunnin yhteenveto tukikehys oppituntiesitys kiihdyttävät menetelmät interaktiiviset tekniikat Harjoitella tehtävät ja harjoitukset itsetestaus työpajat, koulutukset, tapaukset, tehtävät kotitehtävät keskustelukysymykset retoriset kysymykset opiskelijoilta Kuvituksia ääni, videoleikkeet ja multimedia valokuvat, kuvat grafiikka, taulukot, kaaviot huumori, anekdootit, vitsit, sarjakuvat, vertaukset, sanonnat, ristisanatehtävät, lainaukset Lisäosat abstrakteja artikkelit sirut uteliaille huijausarkit oppikirjat perus- ja lisäsanasto termien muut Oppikirjojen ja oppituntien parantaminenkorjata oppikirjan virheet päivittää oppikirjan fragmentti innovaation elementtejä oppitunnilla vanhentuneen tiedon korvaaminen uudella Vain opettajille täydellisiä oppitunteja kalenterisuunnitelma vuodelle keskusteluohjelman metodologiset suositukset Integroidut oppitunnit

Testi aiheesta "Kaasu, kiinteä, nestemäisiä aineita"

Testi on kehitetty 11. luokan opiskelijoille kahdessa versiossa. Suunniteltu 15 minuutiksi, jokainen opiskelija saa painetun kokeen.

Tarkoitus: testata opiskelijoiden tietoja aiheesta "Kaasu, kiinteät, nestemäiset aineet", kyky löytää looginen selitys tosiasioihin perustuen suhteeseen: sovellus - ominaisuudet - rakenne.

Vaihtoehto 1

1. Aineen aggregoitua tilaa ei ole

A) kaasumainen B) nestemäinen C) kiinteä D) amorfinen

2. Missä aineen tilassa sen molekyylit sijaitsevat itse molekyylien kokoon verrattavissa olevien etäisyyksien päässä ja liikkuvat vapaasti suhteessa toisiinsa.

A) nestemäinen B) kiinteä C) kaasumainen D) missä tahansa näistä tiloista.

3. Aineen siirtyminen nesteestä kaasumaiseen

4. Hapen havaitsemiseen voit käyttää:

A) bromivesi B) kytevä sirpale C) kloorivety D) kalkkivesi

5. 6 . Normaaliolosuhteissa kiinteässä tilassa olevien aineiden kidehilan tyyppi:

A) ioninen B) molekyyli C) atomi D) kaikki vastaukset ovat oikein.

6. Mitkä ovat nesteiden yleiset ominaisuudet?

A) niillä on oma tilavuus ja juoksevuus. B) oman tilavuuden ja muodon hallinta.

C) oman tilavuuden ja muodon puuttuminen. D) äänenvoimakkuuden ja muodon muuttamisen vaikeus.

7. Toisin kuin kiteiset, amorfiset aineet

A) niillä on tietty sulamispiste B) muuttaa muotoaan hetken kuluttua

C) niillä ei ole tiettyä sulamispistettä D) kiinteä aine

8. Hapen allotrooppiset modifikaatiot ovat

A) happi ja typpi B) happi ja ilma C) happi ja otsoni D) ilma ja otsoni

9. Mikä kaasu aiheuttaa kasvihuoneilmiön?

A) ammoniakki B) otsoni C) hiilidioksidi D) rikkihappoanhydridi

10. Veden massaosuus elävissä organismeissa on yhtä suuri kuin:

A) 90-95 % B) 50-60 % C) 70-80 %. D) 25-40 %.

11. Vetyä käytetään teollisuudessa:

A) polttoaineena sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitoksissa. B) saada tulenkestäviä metalleja oksideistaan.

B) rikkihapon saamiseksi. D) auringonkukkaöljyn jalostukseen.

12. Ilmoita oikea lause: "happi ...

A) kevyin kaasu B) erittäin vesiliukoinen C) väritön kaasu, mauton ja hajuton D) palaa

13. Amorfinen aine on:

A) tavallinen suola. B) suklaata. C) sooda D) natriumnitraatti.

14. Vetyä saadaan laboratoriossa reaktiolla:

A) 2 H 2 O = 2 H 2 + O 2 B) 2 Na + 2 H 2 O = H 2 + 2 NaVAI NIIN V) Zn + 2 HCI = ZnCI 2 + H 2 D) kaikki vastaukset ovat oikein

15.

A) veden puhdistaminen B) veden saastuminen C) veden kyllästäminen hapella

D) veden kyllästäminen hiilidioksidilla

16. Hiilidioksidia ei käytetä

A) poreilevien juomien valmistus B) ilmapallojen täyttäminen C) "kuivajää"

D) tulipalojen sammutus

17. Kaasu, jolla on pienin suhteellinen molekyylipaino:

A) ammoniakki B) hiilidioksidi C) otsoni D) eteeni

18. Väliaikainen veden kovuus voidaan poistaa:

A) keittämällä B) lisäämällä natriumkarbonaattia C) lisäämällä kalkkimaitoa D) kaikki vastaukset ovat oikein.

19. Väite, joka ei päde kaikille kiintoaineille:

A) niillä ei ole juoksevuutta B) hiukkasten välisten rakojen koko on pienempi kuin itse hiukkasten koko.

C) niillä ei ole omaa muotoaan D) niillä on alhainen sulamispiste

20. Korreloi kaasuja ja niiden fysikaalisia ominaisuuksia

A) O 3 1) tukea palamista

B) N 2 2) pistävä haju

V)NH 3 3) lila väri

D) Voi 2 4) räjähtävä

21. Kuinka monta grammaa 1 litran otsonia massa on suurempi kuin 1 litran happea?

Vastaus: ________

Vaihtoehto 2

1. Syy aineen esiintymiseen kaasumaisessa tilassa

A) hiukkasten välinen etäisyys B) hiukkasten koko C) aineen luonne D) kaikki vastaukset ovat oikein.

2. Normaaliolosuhteissa kaasumaisessa tilassa olevien aineiden kidehilan tyyppi:

A) atomi B) ioni C) molekyyli D) metallinen.

3. Kaasujen moolitilavuus

A) 22,4 l/mol B) 22,4 m/kmol C) 22,4 ml/mol D) kaikki vastaukset ovat oikein

4. Maapallon vesivarat ovat:

A) vain makeaa vettä B) makeaa ja suolaista vettä C) vain suolaista vettä D) pohjavettä.

5. Mitkä ovat kiinteiden aineiden yleiset ominaisuudet?

A) oma tilavuus ja muotovaihtelu B) oma tilavuus ja muoto.

C) oma muoto ja helposti vaihdettava tilavuus.

6. Aineen siirtyminen kaasumaisesta nestemäiseksi

A) diffuusio B) kondensaatio C) haihdutus D) kiehuminen

7. Missä aineen olomuodossa sen molekyylit ovat kokoontuneet yhteen molekyylien itsensä kokoa pienempiä etäisyyksiä, vuorovaikuttavat voimakkaasti ja pysyvät samoissa paikoissa, vain värähtelevät ympärillään?

A) nestettä. B) kiinteä. B) kaasumainen. D) missä tahansa näistä tiloista.

8. Ilmoita virheellinen lause: "vety ...

A) kevyin kaasu B) tukee palamista C) väritön kaasu, mauton ja hajuton D) palaa

9. Jaa raikasta vettä maassa

A) 12 % B) 2,8 % C) 97,2 % D) 0,3 %

10. Väite, joka ei pidä paikkaansa nesteille:

A) alhainen kokoonpuristuvuus B) neste C) ei ole omaa muotoaan.

D) painottomissa olosuhteissa ne ovat pallon tai pisaran muodossa.

12. Ilma on...

A) yksinkertainen aine B) monimutkainen aine

B) kaasuseos:O 2 – 21%, N 2 -78% D)O 2

13. Luonnon veden kiertokulku edistää:

A) veden saastuminen B) veden kyllästyminen hiilidioksidilla

B) veden kyllästäminen hapella D) veden puhdistus.

14. Räjähtävä kaasu koostuu vedyn ja hapen seoksesta suhteessa

A) 1:2 B) 1:1 C) 2:1 D) 2:2

15. Kaasut, jotka kerätään ilmaa syrjäyttämällä ylösalaisin olevaan astiaan:

A) ammoniakki ja happi. B) metaani ja vety.

B) eteeni ja hiilidioksidi D) otsoni ja hiilimonoksidi.

16. Veden pysyvä kovuus voidaan poistaa:

A) lisäämällä suolahaposta B) lisäämällä kaliumhydroksidiliuosta

B) natriumkarbonaattiliuoksen lisääminen D) kiehuminen.

17. Aine, joka voi tietyissä olosuhteissa olla sekä kiteistä että amorfista

A) rikki B) liitu C) sooda D) ruokasuola

18. Happea saadaan laboratoriossa reaktiolla:

A) 2H 2 O 2 = 2 H 2 Voi +O 2 B) 2KCIO 3 + 2 H 2 O = 3 O 2 + 2 KCI

IN 2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 D) kaikki vastaukset ovat oikein

19. Kaasu, jolla on suurin suhteellinen molekyylipaino, on:

A) ammoniakki B) happi C) otsoni D) hiilimonoksidi

20. Yhdistä kaasut ja tapoja tunnistaa ne

A) CO 2 1) sininen lakmuspaperi

B) N 2 2) kalkkiveden sameus

V)NH 3 3) kytevän sirpaleen välähdys

D) Voi 2 4) "haukkuva" ääni sytytettynä

21. Kuinka monta kertaa 1 litran otsonia massa on suurempi kuin 1 litran happea?

Vastaus: ________

Tähän mennessä tiedetään olevan olemassa yli 3 miljoonaa erilaista ainetta. Ja tämä luku kasvaa joka vuosi, koska synteettiset kemistit ja muut tutkijat tekevät jatkuvasti kokeita saadakseen uusia yhdisteitä, joilla on joitain hyödyllisiä ominaisuuksia.

Jotkut aineet ovat luonnollisia asukkaita, jotka muodostuvat luonnollisesti. Toinen puoli on keinotekoista ja synteettistä. Sekä ensimmäisessä että toisessa tapauksessa merkittävä osa koostuu kuitenkin kaasumaisista aineista, joiden esimerkkejä ja ominaisuuksia tarkastelemme tässä artikkelissa.

Aineiden aggregaatiotila

1600-luvulta lähtien on yleisesti hyväksytty, että kaikki tunnetut yhdisteet voivat esiintyä kolmessa aggregaatiotilassa: kiinteät, nestemäiset, kaasumaiset aineet. Viime vuosikymmenien huolellinen tutkimus tähtitieteen, fysiikan, kemian, avaruusbiologian ja muiden tieteiden alalla on kuitenkin osoittanut, että on olemassa toinen muoto. Tämä on plasmaa.

Millainen se on? Tämä on osittain tai kokonaan Ja käy ilmi, että suurin osa tällaisista aineista universumissa. Joten plasmatilassa on:

tähtienvälinen aine;
avaruusaine;
ilmakehän ylemmät kerrokset;
sumut;
monien planeettojen koostumus;
tähdet.

Siksi nykyään he sanovat, että on olemassa kiinteitä, nestemäisiä, kaasumaisia aineita ja plasmaa. Muuten, jokainen kaasu voidaan siirtää keinotekoisesti sellaiseen tilaan, jos se ionisoidaan, eli pakotetaan muuttumaan ioneiksi.

Kaasumaiset aineet: esimerkkejä

Käsiteltävänä olevista aineista on monia esimerkkejä. Kaasuthan ovat olleet tiedossa 1600-luvulta lähtien, jolloin luonnontieteilijä van Helmont sai ensimmäisen kerran hiilidioksidia ja alkoi tutkia sen ominaisuuksia. Muuten, hän antoi myös nimen tälle yhdisteryhmälle, koska hänen mielestään kaasut ovat jotain sekavaa, kaoottista, henkiin liittyvää ja jotain näkymätöntä, mutta konkreettista. Tämä nimi on juurtunut Venäjälle.

Kaikki kaasumaiset aineet voidaan luokitella, niin on helpompi antaa esimerkkejä. Loppujen lopuksi on vaikea kattaa kaikkea monimuotoisuutta.

Koostumus erottuu:

yksinkertainen,
monimutkaisia molekyylejä.

Ensimmäiseen ryhmään kuuluvat ne, jotka koostuvat samoista atomeista missä tahansa lukumäärässä. Esimerkki: happi - O 2, otsoni - O 3, vety - H 2, kloori - CL 2, fluori - F 2, typpi - N 2 ja muut.

rikkivety - H2S;
vetykloridi - HCL;
metaani - CH4;
rikkidioksidi - S02;
ruskea kaasu - NO 2;
freoni - CF 2 CL 2;
ammoniakki - NH 3 ja muut.

Luokittelu aineiden luonteen mukaan

Voit myös luokitella kaasumaisten aineiden tyypit orgaaniseen ja epäorgaaniseen maailmaan kuulumisen mukaan. Eli atomien luonteesta johtuen. Orgaaniset kaasut ovat:

viisi ensimmäistä edustajaa (metaani, etaani, propaani, butaani, pentaani). Yleinen kaava CnH2n+2;
eteeni - C2H4;
asetyleeni tai etyyni - C2H2;
metyyliamiini - CH3NH2 ja muut.

Toinen luokittelu, joka voidaan kohdistaa kyseessä oleville yhdisteille, on jako koostumuksen muodostavien hiukkasten perusteella. Kaikki kaasumaiset aineet eivät koostu atomeista. Esimerkit rakenteista, joissa on ioneja, molekyylejä, fotoneja, elektroneja, Brownin hiukkasia, plasmaa, viittaavat myös sellaisiin yhdisteisiin, jotka ovat aggregoituneita.

Kaasun ominaisuudet

Tarkasteltavassa tilassa olevien aineiden ominaisuudet eroavat kiinteiden tai nestemäisten yhdisteiden ominaisuuksista. Asia on, että kaasumaisten aineiden ominaisuudet ovat erityisiä. Niiden hiukkaset ovat helposti ja nopeasti liikkuvia, aine kokonaisuudessaan on isotrooppinen, eli ominaisuuksia ei määrätä rakenneosien liikesuunnassa.

On mahdollista nimetä kaasumaisten aineiden tärkeimmät fysikaaliset ominaisuudet, jotka erottavat ne kaikista muista aineen olemassaolon muodoista.

Nämä ovat yhteyksiä, joita tavallinen ei voi nähdä ja hallita, tuntea inhimillisillä tavoilla. Ymmärtääkseen ominaisuudet ja tunnistaakseen tietyn kaasun ne luottavat neljään parametriin, jotka kuvaavat niitä kaikkia: paine, lämpötila, aineen määrä (mol), tilavuus.
Toisin kuin nesteet, kaasut pystyvät miehittämään koko tilan ilman jälkiä, ja sitä rajoittaa vain astian tai huoneen koko.
Kaikki kaasut sekoittuvat helposti keskenään, kun taas näillä yhdisteillä ei ole rajapintaa.
On kevyempiä ja raskaampia edustajia, joten painovoiman ja ajan vaikutuksesta on mahdollista nähdä niiden erottelu.
Diffuusio on yksi näiden yhdisteiden tärkeimmistä ominaisuuksista. Kyky tunkeutua muihin aineisiin ja kyllästää ne sisältäpäin, samalla kun se tekee rakenteessa täysin häiriintyneitä liikkeitä.
Todelliset kaasut eivät voi johtaa sähkövirtaa, mutta jos puhumme harvinaisista ja ionisoiduista aineista, johtavuus kasvaa dramaattisesti.
Kaasujen lämpökapasiteetti ja lämmönjohtavuus ovat alhaisia ja vaihtelevat lajeittain.
Viskositeetti kasvaa paineen ja lämpötilan noustessa.
Vaiheiden väliselle siirtymälle on kaksi vaihtoehtoa: haihdutus - neste muuttuu höyryksi, sublimaatio - kiinteä aine, ohittaen nesteen, muuttuu kaasumaiseksi.

Todellisista kaasuista peräisin olevien höyryjen erottuva piirre on, että ensimmäiset voivat tietyissä olosuhteissa siirtyä nestemäiseen tai kiinteään faasiin, kun taas jälkimmäiset eivät. On myös huomioitava tarkasteltavien yhdisteiden kyky vastustaa muodonmuutosta ja olla juoksevaa.

Kaasumaisten aineiden samanlaiset ominaisuudet mahdollistavat niiden laajan käytön tieteen ja teknologian eri aloilla, teollisuudessa ja kansantaloudessa. Lisäksi kunkin edustajan erityisominaisuudet ovat ehdottomasti yksilöllisiä. Olemme tarkastelleet vain piirteitä, jotka ovat yhteisiä kaikille todellisille rakenteille.

Kokoonpuristuvuus

Eri lämpötiloissa sekä paineen vaikutuksesta kaasut voivat puristaa kokoon, mikä lisää niiden pitoisuutta ja vähentää käytettyä tilavuutta. Korkeissa lämpötiloissa ne laajenevat, matalissa lämpötiloissa ne kutistuvat.

Myös paine muuttuu. Kaasumaisten aineiden tiheys kasvaa ja saavuttaessa Kriittinen piste, joka on erilainen jokaiselle edustajalle, voi tapahtua siirtyminen toiseen aggregaatiotilaan.

Tärkeimmät tutkijat, jotka osallistuivat kaasudoktriinin kehittämiseen

Tällaisia ihmisiä on monia, koska kaasujen tutkiminen on työläs ja historiallisesti pitkä prosessi. Pysähdytään kuuluisimpiin henkilöihin, jotka onnistuivat tekemään merkittävimmät löydöt.

teki löydön vuonna 1811. Ei ole väliä mitkä kaasut, pääasia on, että samoissa olosuhteissa niitä sisältyy yhteen tilavuuteen yhtä suurena määränä molekyylien lukumäärällä. On laskettu arvo, joka on nimetty tiedemiehen nimen mukaan. Se vastaa 6,03 * 10 23 molekyyliä yhtä moolia kohden mitä tahansa kaasua.
Fermi - loi opin ihanteellisesta kvanttikaasusta.
Gay-Lussac, Boyle-Marriott - niiden tutkijoiden nimet, jotka loivat kineettiset perusyhtälöt laskelmia varten.
Robert Boyle.
John Dalton.
Jacques Charles ja monet muut tiedemiehet.

Kaasumaisten aineiden rakenne

Eniten pääominaisuus tarkasteltavien aineiden kidehilan rakenteessa tämä tarkoittaa sitä, että sen solmukohdissa on joko atomeja tai molekyylejä, jotka liittyvät toisiinsa heikoilla kovalenttisilla sidoksilla. On myös van der Waalsin voimia, kun kyse on ioneista, elektroneista ja muista kvanttijärjestelmistä.

Siksi kaasujen hilarakenteiden päätyypit ovat:

atomi;
molekyylinen.

Sisällä olevat sidokset katkeavat helposti, joten näillä yhdisteillä ei ole pysyvää muotoa, vaan ne täyttävät koko tilatilan. Tämä selittää myös sähkönjohtavuuden puutteen ja huonon lämmönjohtavuuden. Mutta kaasujen lämmöneristys on hyvä, koska diffuusion ansiosta ne pystyvät tunkeutumaan kiintoaineisiin ja viemään vapaita klusteritiloja niiden sisällä. Samaan aikaan ilmaa ei kuljeta, lämpö säilyy. Tämä on perusta kaasujen ja kiinteiden aineiden yhdistelmäkäytölle rakennustarkoituksiin.

Yksinkertaiset aineet kaasujen joukossa

Mitkä kaasut kuuluvat tähän luokkaan rakenteen ja rakenteen suhteen, olemme jo käsitelleet edellä. Nämä ovat niitä, jotka koostuvat samoista atomeista. Esimerkkejä on monia, koska merkittävä osa ei-metalleista koko jaksollisesta järjestelmästä normaaleissa olosuhteissa on juuri sellaisessa aggregoituneessa tilassa. Esimerkiksi:

valkoinen fosfori - yksi tästä elementistä;
typpi;
happi;
fluori;
kloori;
helium;
neon;
argon;
krypton;
xenon.

Näiden kaasujen molekyylit voivat olla sekä yksiatomisia (jalokaasuja) että moniatomisia (otsoni - O 3). Sidostyyppi on kovalenttinen ei-polaarinen, useimmissa tapauksissa se on melko heikko, mutta ei kaikissa. Molekyylityyppinen kidehila, jonka avulla nämä aineet voivat siirtyä helposti aggregaatiotilasta toiseen. Joten esimerkiksi jodi normaaleissa olosuhteissa - tumman violetit kiteet, joilla on metallinen kiilto. Kuumennettaessa ne kuitenkin sublimoituvat kirkkaan violetiksi kaasukerroksiksi - I 2.

Muuten, mikä tahansa aine, mukaan lukien metallit, voi tietyissä olosuhteissa esiintyä kaasumaisessa tilassa.

Monimutkaiset kaasumaiset yhdisteet

Tällaisia kaasuja on tietysti suurin osa. Erilaiset atomien yhdistelmät molekyyleissä, joita yhdistävät kovalenttiset sidokset ja van der Waalsin vuorovaikutukset, mahdollistavat satojen erilaisten edustajien muodostumisen tarkasteltavana olevasta aggregaattitilasta.

Esimerkkejä täsmälleen monimutkaisista aineista kaasujen joukossa voivat olla kaikki yhdisteet, jotka koostuvat kahdesta tai useammasta eri alkuaineesta. Tämä voi sisältää:

propaani;
butaani;
asetyleeni;
ammoniakki;
silaani;
fosfiini;
metaani;
hiilidisulfidi;
rikkidioksidi;
ruskea kaasu;
freoni;
eteeni ja muut.

Molekyylityyppinen kidehila. Monet edustajat liukenevat helposti veteen muodostaen vastaavat hapot. Suurin osa näistä yhdisteistä on tärkeä osa teollisuuden kemiallisia synteesejä.

Metaani ja sen homologit

Joskus yleinen käsite"kaasulla" tarkoitetaan luonnollista mineraalia, joka on luonteeltaan pääasiassa orgaanisten kaasumaisten tuotteiden kokonaisuus. Se sisältää aineita, kuten:

metaani;
etaani;
propaani;
butaani;
eteeni;
asetyleeni;
pentaani ja jotkut muut.

Teollisuudessa ne ovat erittäin tärkeitä, koska juuri propaani-butaaniseos on kotitalouskaasu, jolla ihmiset valmistavat ruokaa ja jota käytetään energian ja lämmön lähteenä.

Monia niistä käytetään alkoholien, aldehydien, happojen ja muiden orgaanisten aineiden synteesiin. Maakaasun vuosikulutuksen arvioidaan olevan biljoonia kuutiometrejä, ja tämä on täysin perusteltua.

Happi ja hiilidioksidi

Mitä kaasumaisia aineita voidaan kutsua yleisimmiksi ja tunnetuiksi jopa ekaluokkalaisille? Vastaus on ilmeinen - happi ja hiilidioksidi. Loppujen lopuksi he ovat suoria osallistujia kaasunvaihdossa, joka tapahtuu kaikissa planeetan elävissä olennoissa.

Tiedetään, että hapen ansiosta elämä on mahdollista, koska ilman sitä voi esiintyä vain tietyntyyppisiä anaerobisia bakteereja. Ja hiilidioksidi on välttämätön "ravintotuote" kaikille kasveille, jotka imevät sitä fotosynteesiprosessin suorittamiseksi.

Kemiallisesta näkökulmasta sekä happi että hiilidioksidi ovat tärkeitä aineita yhdisteiden syntetisoinnissa. Ensimmäinen on voimakas hapetin, toinen on useammin pelkistävä aine.

Halogeenit

Tämä on sellainen yhdisteryhmä, jossa atomit ovat kaasumaisen aineen hiukkasia, jotka on kytketty pareittain toisiinsa kovalenttisen ei-polaarisen sidoksen ansiosta. Kaikki halogeenit eivät kuitenkaan ole kaasuja. Bromi on nestemäinen tavallisissa olosuhteissa, kun taas jodi on erittäin sublimoituva kiinteä aine. Fluori ja kloori ovat elävien olentojen terveydelle vaarallisia myrkyllisiä aineita, jotka ovat voimakkaimpia hapettavia aineita ja joita käytetään laajasti synteesissä.