מצב גזי: מאפיינים, משפט כללי, דוגמאות - כִּימִיָה - 2025

המצב הגזי הוא מצב של צבירת חומר בו החלקיקים מוחזקים זה בזה על ידי אינטראקציות חלשות, ויכולים לנוע לכל כיווני המכולה המכילה אותם. מבין כל המצבים הפיזיים של החומר, הגזי הוא זה שמבטא את החופש ואת הכאוס הגדול ביותר.

גזים מפעילים לחץ, נושאים חום ומורכבים מכל מיני חלקיקים קטנים. האווירה שלנו והאוויר שאנו נושמים הם ביטוי למצב הגזי כאן על כדור הארץ.

בפליטות עשן ניתן לראות את התנהגות הגזים לפני שהם מפוזרים דרך האטמוספרה. מקור: Pexels.

דוגמאות לגזים הם גזי חממה, כמו אדי מים, פחמן דו חמצני, מתאן או אוזון. דו תחמוצת הפחמן שאנו נושפים בנשימתנו היא דוגמא נוספת לחומר גזי.

החלקיקים הגזים נקשרים על ידי אינטראקציות חלשות ועוברים דרך המיכל. נציין כי חלקיקי המצב הנוזלי מאוחדים יותר, ואלו של המוצקים מאוחדים מקרוב

נוזלים ומוצקים, למשל, לא יעברו לתנוחות שמעבר למגבלות החומריות שלהם, עובדה שגזים אינם עושים זאת. העשן מהסיגריות, מהארובות ומהמגדלים, מדגים בפני עצמם כיצד הגז עולה ומתפזר בסביבה מבלי ששום דבר יעצור זאת.

מאפייני המצב הגזי

חסר נפח או צורה

המצב הגזי מאופיין בכך שהוא אינו בעל צורה או נפח מוגדרים. אם אין גבולות לעצור אותו, הוא יתפשט בכל האווירה. אפילו כמו הליום, הוא יברח מכדור הארץ.

גז יכול ללבוש רק את הצורה שמטיל מיכל. אם מיכל גלילי, הגז "יהיה" בצורת גליל.

מוליך רע של חום

מצב זה מאופיין גם בכך שהוא מוליך לקוי של חום וחשמל כאחד. זה בדרך כלל פחות צפוף בהשוואה למצבים מוצקים ונוזלים.

מכיוון שרוב הגזים הם חסרי צבע, כמו חמצן ופחמן דו חמצני, אתה יכול לקבוע כמה מהם נמצא במיכל על ידי מדידת הלחץ שלהם.

מגיבים

גזים נוטים להיות תגוביים יותר, למעט גזים אצילים, מאשר נוזלים או מוצקים, וזו הסיבה שהם מסוכנים פוטנציאליים, אם בגלל סכנות שריפה, או בגלל שהם יכולים בקלות להיכנס למערכת הנשימה של אנשים.

חלקיקים קטנים

החלקיקים הגזים הם בדרך כלל גם קטנים, שהם אטומים או מולקולות פשוטות.

לדוגמא, גז מימן, H ₂ , הוא מולקולה קטנה מאוד המורכבת משני אטומי מימן. יש לנו גם הליום, הוא, שהאטומים שלו אפילו קטנים יותר.

אינטראקציות

יחסי הגומלין במצב הגזי הם אפסי. בכך זה שונה מאוד מהמצבים הנוזלים והמוצקים, שבהם החלקיקים שלה מלוכדים מאוד ומתקשרים זה בזה חזק. במולקולות היוצרות את המצבים הנוזלים והמוצקים אין כמעט ואקום מולקולרי מסוים.

החלקיקים במצב הגזי הם מאוד רחוקים זה מזה, יש הרבה ואקום ביניהם. זה כבר לא ואקום בקנה מידה מולקולרי. המרחק המפריד ביניהם הוא כה גדול, עד שכל חלקיק בגז חופשי, אדיש לסביבתו, אלא אם כן במסלול הכאוטי שלו הוא מתנגש עם חלקיק אחר או כנגד קיר המכולה.

אם משערים כי אין מיכל, ניתן למלא את האקום בין חלקיקי הגז באמצעות אוויר, הדוחף וגורר את הגז לכיוון הזרם שלו. זו הסיבה שאוויר, המורכב מתערובת גזי, מסוגל לעוות ולהפיץ חומרים גזים בשמים, כל עוד הם אינם צפופים ממנו.

החוק הכללי של המדינה הגזים

המחקר הניסוי של התנהגות ומכניקה של גזים הביא למספר חוקים (בויל, צ'ארלס, גיי-לוסץ ') שמשתלבים בכדי להיות מסוגלים לחזות מהם הפרמטרים של מערכת או תופעה גזים כלשהי, כלומר מה תהיה הטמפרטורה שלה, נפח ולחץ.

לחוק כללי זה הביטוי המתמטי הבא:

P = KT / V

כאשר K הוא קבוע, P הלחץ, V הנפח, ו- T הטמפרטורה של הגז בסולם קלווין. לפיכך, בידיעת שני משתנים (לומר P ו- V), ניתן לפתור את השלישי, שיהפוך לבלתי ידוע (T).

חוק זה מאפשר לנו לדעת, למשל, מה טמפרטורת הגז, הסגורה במכל בנפח V, חייבת להיות כדי להציג לחץ P.

אם נוסיף את תרומתו של אמדאוס אבוגדרו לחוק זה, יהיה לנו חוק הגז האידיאלי, הכולל גם את מספר החלקיקים, ואיתם את הריכוז הטוחני של הגז:

P = nRT / V

כאשר n מתאים למספר השומות של הגז. ניתן לכתוב את המשוואה כ:

P = cRT

כאשר c הוא הריכוז המולארי של הגז (N / V). כך, מחוק כללי מתקבל החוק האידיאלי המתאר כיצד קשורים לחץ, ריכוז, טמפרטורה ונפח של גז אידיאלי.

דוגמאות למצב גזי

אלמנטים גזים

הטבלה המחזורית עצמה מציעה רפרטואר טוב של דוגמאות לאלמנטים המתרחשים על כדור הארץ כגזים. ביניהם יש לנו:

-מֵימָן

-הֶלִיוּם

-חַנקָן

-חַמצָן

-פלוּאוֹר

-כְּלוֹר

-נֵאוֹן

-אַרגוֹן

קריפטון

-קסנון

זה לא אומר שגורמים אחרים לא יכולים להפוך לגזים. לדוגמה, מתכות יכולות להפוך לגזים אם הם נתונים לטמפרטורות הגבוהות מנקודות הרתיחה בהתאמה. כך יתכנו גזים מחלקיקים מברזל, כספית, כסף, זהב, נחושת, זירקוניום, אירידיום, אוסמיום; מכל מתכת.

תרכובות גזים

ברשימה הבאה יש לנו כמה דוגמאות לתרכובות גזים:

פחמן חד חמצני, CO

מבנה לואיס של פחמן חד חמצני

פחמן דו חמצני, CO ₂ (גז המרכיב את נשיפותינו)

אמוניה, NH ₃ (חומר חיוני לתהליכים תעשייתיים אינסופיים)

- גופרית דו תחמוצת, SO ₃

-מתאן, CH ₄ (גז ביתי איתו הוא מבושל)

מבנה מתאן

-אתאן, CH ₃ CH ₃

חנקן דו חמצני, NO ₂ (גז חום)

-פוסגן, COCl ₂ (חומר רעיל ביותר)

-אוויר (בהיותו תערובת של חנקן, חמצן, ארגון וגזים אחרים)

אדי מים, H ₂ O (שהוא חלק מעננים, גייזרים, מכשירי אידוי מכונה וכו ').

-צטילן, HC≡CH

פורמולה מבנית אצטילן

אדי יוד, I ₂ (גז סגול)

-Hexafluoride גופרית, SF ₆ (גז מאוד צפוף וכבד)

-הידראזין, N ₂ H ₄

-הידרוגן כלוריד, HCl (שכאשר הוא מומס במים מייצר חומצה הידרוכלורית)

הפניות

1. וויטן, דייויס, פק וסטנלי. (2008). כִּימִיָה (מהדורה 8). לימוד CENGAGE.
2. ויקיפדיה. (2020). גַז. התאושש מ: en.wikipedia.org
3. אדוארד מייסון. (6 בפברואר 2020). גַז. אנציקלופדיה בריטניקה. התאושש מ: britannica.com
4. הלמנסטין, אן מארי, דוקטורט. (11 בפברואר 2020). הגדרת גז ודוגמאות בכימיה. התאושש מ: thoughtco.com
5. מריה אסטלה רפינו. (12 בפברואר 2020). מה המצב הגזי? התאושש מ: concept.de