Газападобныя рэчывы: прыклады і ўласцівасці

На сённяшні дзень вядома пра існаванне больш чым 3 мільёнаў розных рэчываў. І лічба гэта з кожным годам расце, так як хімікамі-сінтэтыкі і іншымі навукоўцамі пастаянна вырабляюцца досведы па атрыманні новых злучэнняў, якія валодаюць якімі-небудзь карыснымі ўласцівасцямі.

Частка рэчываў - гэта прыродныя насельнікі, якія фармуюцца натуральным шляхам. Іншая палова - штучныя і сінтэтычныя. Аднак і ў першым і ў другім выпадку значную частку складаюць газападобныя рэчывы, прыклады і характарыстыкі якіх мы і разгледзім у дадзеным артыкуле.

Агрэгатныя станы рэчываў

З XVII стагоддзя прынята было лічыць, што ўсе вядомыя злучэння здольныя існаваць у трох агрэгатных станах: цвёрдыя, вадкія, газападобныя рэчывы. Аднак дбайныя даследаванні апошніх дзесяцігоддзяў у галіне астраноміі, фізікі, хіміі, касмічнай біялогіі і іншых навук даказалі, што ёсць яшчэ адна форма. Гэта плазма.

Што яна сабой уяўляе? Гэта часткова або цалкам іянізаваныя газы. І аказваецца, такіх рэчываў ва Сусвету пераважная большасць. Так, менавіта ў стане плазмы знаходзяцца:

• міжзоркавае рэчыва;
• касмічная матэрыя;
• вышэйшыя слаі атмасферы;
• імглістасці;
• склад шматлікіх планет;
• зоркі.

Таму сёння кажуць, што існуюць цвёрдыя, вадкія, газападобныя рэчывы і плазма. Дарэчы, кожны газ можна штучна перавесці ў такі стан, калі падвергнуць яго іянізацыі, то ёсць прымусіць ператварыцца ў іёны.

Газападобныя рэчывы: прыклады

Прыкладаў разгляданых рэчываў можна прывесці масу. Бо газы вядомыя яшчэ з XVII стагоддзя, калі ван Гельмонт, прыродазнавец, упершыню атрымаў вуглякіслы газ і стаў даследаваць яго ўласцівасці. Дарэчы, назва гэтай групе злучэнняў таксама даў ён, так як, на яго думку, газы - гэта нешта неўпарадкаванай, хаатычнае, звязанае з духамі і чымсьці нябачным, але адчувальным. Такое імя прыжылося і ў Расіі.

Можна класіфікаваць усе газападобныя рэчывы, прыклады тады прывесці будзе лягчэй. Бо ахапіць усю разнастайнасць складана.

Па складзе адрозніваюць:

• простыя,
• складаныя малекулы.

Да першай групы ставяцца тыя, што складаюцца з аднолькавых атамаў ў любым іх колькасці. Прыклад: кісларод - О _2, азон - О _3, вадарод - Н _2, хлор - CL _2, фтор - F _2, азот - N ₂ і іншыя.

Да другой катэгорыі варта адносіць такія злучэнні, у склад якіх уваходзіць некалькі атамаў. Гэта і будуць газападобныя складаныя рэчывы. Прыкладамі служаць:

• серавадарод - H ₂ S;
• Хлоравадарод - HCL;
• метан - CH _4;
• сярністы газ - SO _2;
• буры газ - NO _2;
• фрэон - CF ₂ CL _2;
• аміяк - NH ₃ і іншыя.

Класіфікацыя па прыродзе рэчываў

Таксама можна класіфікаваць віды газападобных рэчываў па прыналежнасці да арганічнай і неарганічнай свеце. Гэта значыць па прыродзе ўваходзяць у склад атамаў. Арганічнымі газамі з'яўляюцца:

• першыя пяць прадстаўнікоў гранічных вуглевадародаў (метан, этан, прапан, бутан, пентан). Агульная формула _C n H _{2n + 2;}
• этылен - З ₂ Н _4;
• ацэтылен або этин - З ₂ Н _2;
• метиламин - CH ₃ NH ₂ і іншыя.

Да катэгорыі газаў неарганічнай прыроды ставяцца хлор, фтор, аміяк, угарны газ, сіла, вяселіць газ, інэртныя або высакародныя газы і іншыя.

Яшчэ адной класіфікацыяй, якой можна падвергнуць разгляданыя злучэння, з'яўляецца дзяленне на аснове ўваходзяць у склад часціц. Менавіта з атамаў складаюцца не ўсе газападобныя рэчывы. Прыклады структур, у якіх прысутнічаюць іёны, малекулы, фатоны, электроны, броўнаўскім часціцы, плазма, таксама ставяцца да злучэнняў у такім агрэгатным стане.

ўласцівасці газаў

Характарыстыкі рэчываў у разгляданым стане адрозніваюцца ад такіх для цвёрдых або вадкіх злучэнняў. Уся справа ў тым, што ўласцівасці газападобных рэчываў асаблівыя. Часціцы іх лёгка і хутка рухомыя, рэчыва ў цэлым ізатропнай, то ёсць ўласцівасці не вызначаюцца кірункам руху ўваходзяць у склад структур.

Можна пазначыць самыя галоўныя фізічныя ўласцівасці газападобных рэчываў, якія і будуць адрозніваць іх ад усіх астатніх формаў існавання матэрыі.

1. Гэта такія злучэнні, якія нельга ўбачыць і пракантраляваць, адчуць звычайнымі чалавечымі спосабамі. Каб зразумець ўласцівасці і ідэнтыфікаваць той ці іншы газ, абапіраюцца на чатыры апісваюць іх усё параметру: ціск, тэмпература, колькасць рэчыва (моль), аб'ём.
2. У адрозненне ад вадкасцяў газы здольныя займаць усю прастору без астатку, абмяжоўваючыся толькі велічынёй сасуда або памяшкання.
3. Усе газы паміж сабой лёгка змешваюцца, пры гэтым у гэтых злучэнняў няма паверхні падзелу.
4. Існуюць больш лёгкія і цяжкія прадстаўнікі, таму пад дзеяннем сілы цяжару і часу, магчыма ўбачыць іх падзел.
5. Дыфузія - адно з найважнейшых уласцівасцяў гэтых злучэнняў. Здольнасць пранікаць у іншыя рэчывы і насычаць іх знутры, здзяйсняючы пры гэтым цалкам неўпарадкаванай руху ўнутры сваёй структуры.
6. Рэальныя газы электрычны ток праводзіць не могуць, аднак калі казаць пра разрэджаных і іянізаваных рэчывах, то праводнасць рэзка ўзрастае.
7. Цеплаёмістасць і цеплаправоднасць газаў невысокая і вагаецца ў розных відаў.
8. Глейкасць ўзрастае з павелічэннем ціску і тэмпературы.
9. Існуе два варыянты межфазового пераходу: выпарэнне - вадкасць ператвараецца ў пар, сублімацыя - цвёрдае рэчыва, абмінаючы вадкае, становіцца газападобных.

Адметная асаблівасць пароў ад праўдзівых газаў у тым, што першыя пры пэўных умовах здольныя перайсці ў вадкасць або цвёрдую фазу, а другія не. Таксама варта заўважыць здольнасць разгляданых злучэнняў супраціўляцца дэфармацыям і быць цякучымі.

Падобныя ўласцівасці газападобных рэчываў дазваляюць шырока ўжываць іх у самых розных галінах навукі і тэхнікі, прамысловасці і народнай гаспадарцы. Да таго ж канкрэтныя характарыстыкі з'яўляюцца для кожнага прадстаўніка строга індывідуальнымі. Мы ж разгледзелі толькі агульныя для ўсіх рэальных структур асаблівасці.

сціскальнасць

Пры розных тэмпературах, а таксама пад уплывам ціску газы здольныя сціскацца, павялічваючы сваю канцэнтрацыю і зніжаючы займаны аб'ём. Пры падвышаных тэмпературах яны пашыраюцца, пры нізкіх - сціскаюцца.

Пад дзеяннем ціску таксама адбываюцца змены. Шчыльнасць газападобных рэчываў павялічваецца і, пры дасягненні крытычнай кропкі, якая для кожнага прадстаўніка свая, можа наступіць пераход у іншае агрэгатны стан.

Асноўныя навукоўцы, якія ўнеслі ўклад у развіццё вучэння пра газах

Такіх людзей можна назваць мноства, бо вывучэнне газаў - працэс працаёмкі і гістарычна доўгі. Спынімся на самых вядомых асобах, якія здолелі зрабіць найбольш значныя адкрыцці.

1. Амедэо Авагадра ў 1811 году зрабіў адкрыццё. Усё роўна, якія газы, галоўнае, што пры аднолькавых умовах іх у адным аб'ёме іх утрымліваецца роўнае колькасць па ліку малекул. Існуе разлічаная велічыня, якая мае назву па прозвішчы вучонага. Яна роўная 6,03 * 10 ²³ малекул для 1 моль любога газу.
2. Фермі - стварыў вучэнне аб ідэальным квантавым газе.
3. Гей-Люссак, Бойль-Мариотт - прозвішчы вучоных, якія стварылі асноўныя кінэтычныя раўнанні для разлікаў.
4. Роберт Бойль.
5. Джон Дальтона.
6. Жак Шарль і многія іншыя навукоўцы.

Будова газападобных рэчываў

Самая галоўная асаблівасць у пабудове крышталічнай рашоткі разгляданых рэчываў, гэта тое, што ў вузлах яе альбо атамы, альбо малекулы, якія злучаюцца адзін з адным слабымі кавалентная сувязь. Таксама прысутнічаюць сілы ван-дэр-ваальсовых ўзаемадзеяння, калі гаворка ідзе пра ионах, электронах і іншых квантавых сістэмах.

Таму асноўныя тыпы будынка рашотак для газаў, гэта:

• атамная;
• малекулярная.

Сувязі ўнутры лёгка рвуцца, таму гэтыя злучэння не маюць пастаяннай формы, а запаўняюць увесь прасторавы аб'ём. Гэта ж тлумачыць адсутнасць электраправоднасці і дрэнную цеплаправоднасць. А вось цеплаізаляцыя ў газаў добрая, бо, дзякуючы дыфузіі, яны здольныя пранікаць у цвёрдыя цела і займаць свабодныя кластарныя прасторы ўнутры іх. Паветра пры гэтым не прапускаецца, цёпла ўтрымліваецца. На гэтым заснавана прымяненне газаў і цвёрдых целаў у сукупнасці ў будаўнічых мэтах.

Простыя рэчывы сярод газаў

Якія па будынку і структуры газы ставяцца да дадзенай катэгорыі, мы ўжо абгаворвалі вышэй. Гэта тыя, што складаюцца з аднолькавых атамаў. Прыкладаў можна прывесці шмат, бо значная частка неметаллов з усёй перыядычнай сістэмы пры звычайных умовах існуе менавіта ў такім агрэгатным стане. напрыклад:

• фосфар белы - адна з алатропныя мадыфікацый дадзенага элемента;
• азот;
• кісларод;
• фтор;
• хлор;
• гелій;
• неон;
• аргон;
• крыптон;
• ксенон.

Малекулы гэтых газаў могуць быць як аднаатамнага (высакародныя газы), так і Многоатомные (азон - О _3). Тып сувязі - кавалентная непалярная, у большасці выпадкаў дастаткова слабая, але не ва ўсіх. Крышталічная рашотка малекулярнага тыпу, што дазваляе гэтым рэчывам лёгка пераходзіць з аднаго агрэгатнага стану ў іншы. Так, напрыклад, ёд пры звычайных умовах - цёмна-фіялетавыя крышталі з металічным бляскам. Аднак пры награванні сублімуюць ў клубы ярка-фіялетавага газу - I _2.

Дарэчы сказаць, любое рэчыва, у тым ліку металы, пры пэўных умовах могуць існаваць у газападобным стане.

Складаныя злучэнні газападобнай прыроды

Такіх газаў, вядома, большасць. Розныя спалучэння атамаў у малекулах, аб'яднаныя кавалентная сувязь і ван-дэр-ваальсовых ўзаемадзеяннямі, дазваляюць сфармавацца сотням розных прадстаўнікоў разгляданага агрэгатнага стану.

Прыкладамі менавіта складаных рэчываў сярод газаў могуць быць усе злучэнні, якія складаюцца з двух і больш розных элементаў. Сюды можна аднесці:

• прапан;
• бутан;
• ацэтылен;
• аміяк;
• Сіла;
• фосфин;
• метан;
• серавуглярод;
• сярністы газ;
• буры газ;
• фрэон;
• этылен і іншыя.

Крышталічная рашотка малекулярнага тыпу. Многія з прадстаўнікоў лёгка раствараюцца ў вадзе, утвараючы адпаведныя кіслаты. Большая частка падобных злучэнняў - важная частка хімічных сінтэзаў, што ажыццяўляюцца ў прамысловасці.

Метан і яго гамолагі

Часам агульным паняццем "газ" абазначаюць прыроднае карыснае выкапень, якое ўяўляе сабой цэлую сумесь газападобных прадуктаў пераважна арганічнай прыроды. Менавіта ён ўтрымлівае такія рэчывы, як:

• метан;
• этан;
• прапан;
• бутан;
• этылен;
• ацэтылен;
• пентан і некаторыя іншыя.

У прамысловасці яны з'яўляюцца вельмі важнымі, бо менавіта прапан-бутан сумесь - гэта бытавы газ, на якім людзі рыхтуюць ежу, які выкарыстоўваецца ў якасці крыніцы энергіі і цяпла.

Многія з іх выкарыстоўваюцца для сінтэзу спіртоў, альдэгідаў, кіслот і іншых арганічных рэчываў. Штогадовае спажыванне прыроднага газу вылічаецца трыльёнамі кубаметраў, і гэта цалкам апраўдана.

Кісларод і вуглякіслы газ

Якія рэчывы газападобныя можна назваць самымі шырока распаўсюджанымі і вядомымі нават першакласнікам? Адказ відавочны - кісларод і вуглякіслы газ. Бо гэта яны з'яўляюцца непасрэднымі ўдзельнікамі газаабмену, таго, што адбываецца ва ўсіх жывых істот на планеце.

Вядома, што менавіта дзякуючы кіслароду магчымая жыццё, так як без яго здольныя існаваць толькі некаторыя віды анаэробных бактэрый. А вуглякіслы газ - неабходны прадукт "харчавання" для ўсіх раслін, якія паглынаюць яго з мэтай ажыццяўлення працэсу фотасінтэзу.

З хімічнага пункта гледжання і кісларод, і вуглякіслы газ - важныя рэчывы для правядзення сінтэзаў злучэнняў. Першы з'яўляецца моцным акісляльнікам, другі часцей аднаўляльнік.

галагены

Гэта такая група злучэнняў, у якіх атамы - гэта часціцы газападобнага рэчывы, злучаныя парамі паміж сабой за кошт кавалентнай Непалярныя сувязі. Аднак не ўсе галагены - газы. Бром - гэта вадкасць пры звычайных умовах, а ёд - лёгка узганяць цвёрдае рэчыва. Фтор і хлор - атрутныя небяспечныя для здароўя жывых істот рэчывы, якія з'яўляюцца наймацнейшымі акісляльнікамі і выкарыстоўваюцца ў сінтэз вельмі шырока.