Газообразные вещества

Получение газообразных веществ. Качественные реакции на газообразные вещества (кислород, водород, углекислый газ, аммиак) – HIMI4KA

Газообразные вещества
ОГЭ 2018 по химии › Подготовка к ОГЭ 2018

В зависимости от условий получения газов используют различные приборы, простейшие из которых собирают из пробирок (рисунок 3).

Наиболее универсальным прибором для получения больших количеств газа является аппарат Киппа (рисунок 4).

Для того чтобы зарядить аппарат, в шарообразное расширение 4 помещают твёрдый реагент, размер частиц которого должен исключать его попадание в нижний резервуар. Затем реактор 4 закрывают пробкой 3 с газоотводной трубой с краном 2. Кран открывают и через горловину шарообразной воронки 1 заливают соответствующий жидкий реагент.

Его наливают в таком количестве, чтобы его уровень при открытом газоотводном кране достигал половины шарообразного расширения. Газ пропускают в течение 55 минут, чтобы вытеснить воздух, затем закрывают газоотводный кран. Жидкий реагент из шарообразного расширения вытесняется газом в нижний резервуар и шарообразную воронку.

Для работы с газом открывают кран, а по окончании работы его перекрывают.

Качественная реакция на кислород — яркое загорание тлеющей лучинки.

Качественная реакция на водород — хлопок при поднесении горящей лучинки к сосуду, содержащему смесь водорода и воздуха.

Качественная реакция на углекислый газ — помутнение известковой воды с последующим растворением осадка, а также затухание тлеющей лучины в атмосфере углекислого газа.

Качественная реакция на аммиак — почернение в его парах фильтровальной бумаги, смоченной в растворе соли ртути (I), или образование белого дыма при сближении двух стеклянных палочек, одна из которых смочена раствором аммиака, а другая — раствором соляной кислоты.

Тренировочные задания к разделам

1. Только смеси веществ перечислены в наборе

1) хлорид натрия, железо, песок 2) квас, молоко, уксус 3) воздух, пирит, магний

4) фтор, кальций, железняк

2. Верны ли следующие суждения о чистых веществах и смесях?

А. Воздух является смесью веществ.
Б. Бронза является чистым веществом.

1) верно только А 2) верно только Б 3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

3. Верны ли следующие суждения о способах очистки веществ?

А. Бромид калия от воды можно отделить выпариванием.
Б. Очистить речной песок от железных опилок можно с помощью магнита.

1) верно только А 2) верно только Б 3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

4. Верны ли следующие суждения о способах очистки веществ?

А. Очистить воду от нефти можно фильтрованием.
Б. Очистить речной песок от алюминиевых опилок можно фильтрованием.

1) верно только А 2) верно только Б 3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

5. Верны ли суждения о правилах работы в химической лаборатории?

А. Работы с концентрированной серной кислотой проводят в вытяжном шкафу в защитных перчатках.
Б. Для разделения несмешивающихся жидкостей используют мерный цилиндр.

1) верно только А 2) верно только Б 3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

6. Верны ли суждения о правилах работы в химической лаборатории?

А. Горючие жидкости запрещено нагревать с помощью газовой горелки.
Б. При попадании на кожу растворов щелочей их немедленно нейтрализуют соляной кислотой.

1) верно только А 2) верно только Б 3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

7. Верны ли суждения о правилах работы в химической лаборатории?

А. При наливании реактивов нельзя наклоняться над сосудом во избежание попадания брызг на лицо или одежду.
Б. При нагревании пробирки нельзя держать её отверстием к себе или в сторону других лиц.

1) верно только А 2) верно только Б 3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

8. Верны ли суждения о правилах работы в химической лаборатории?

А. Градуированные пипетки используют для отмеривания различных объёмов жидкостей.
Б. Делительные воронки применяют для разделения растворов.

1) верно только А 2) верно только Б 3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

9. Верны ли суждения о правилах работы в химической лаборатории?

А. Градуированные пипетки заполняют с помощью груши.
Б. При кратковременном нагревании жидкости в пробирке используют держатели.

1) верно только А 2) верно только Б 3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

10. Верны ли суждения о правилах работы в химической лаборатории?

А. При длительном нагревании жидкостей используют штативы.
Б. Фильтратом называют раствор, освобождённый от твердых частиц.

1) верно только А 2) верно только Б 3) верны оба суждения

4) оба суждения неверны

11. Лакмус окрасится в красный цвет в растворе

1) Na2SO4 2) HCl

3) K2SO4

4) NaOH

12. Лакмус окрасится в красный цвет в растворе

1) LiNO3
2) AgNO3
3) HNO3
4) Ba(NO3)2

13. Лакмус окрасится в синий цвет в растворе

1) HBr
2) BaCl2
3) K2SO4
4) KOH

14. Лакмус окрасится в синий цвет в растворе

1) Ba(OH)2 2) KBr

3) HNO3

4) AgNO3

15. Индикатор метиловый оранжевый окрасится в жёлтый цвет в растворе

1) HCl
2) H2SO4 3) KOH

4) K2SO4

16. Индикатор метиловый оранжевый окрасится в жёлтый цвет в растворе

1) LiOH 2) HCl

3) H2SO4

4) K2SO4

17. Индикатор метиловый оранжевый окрасится в розовый цвет в растворе

1) H2SO4 2) NaOH 3) KCl

4) K2SO4

18. Индикатор метиловый оранжевый окрасится в розовый цвет в растворе

1) K2SO3 2) KOH 3) KBr

4) HNO3

19. Для качественного определения хлорид-иона в растворе применяют реактив

1) NaNO3
2) Ca(NO3)2
3) Al(NO3)3
4) AgNO3

20. Для качественного определения сульфат-иона в растворе применяют реакцию с катионом

1) Al3+
2) Mg2+
3) Ba2+
4) Na+

21. Для качественного определения карбонат-иона в растворе применяют реакцию с катионом

1) Na+
2) Li+
3) Rb+
4) Ca2+

22. При взаимодействии хлорида натрия и нитрата серебра

1) выпадает осадок жёлтого цвета 2) выпадает осадок коричневого цвета 3) выпадает осадок белого цвета

4) внешних изменений не происходит

23. При взаимодействии нитрата бария с сульфатом калия

1) выпадает кристаллический осадок белого цвета 2) выделяется бесцветный газ 3) выпадает осадок коричнево-красного цвета

4) внешних изменений не происходит

24. При пропускании углекислого газа через известковую воду

1) внешних изменений не происходит 2) выпадает осадок белого цвета, нерастворимый в кислотах 3) выпадает осадок зеленоватого цвета, нерастворимый в кислотах

4) выпадает осадок белого цвета, растворяющийся при дальнейшем пропускании углекислого газа

25. В пробирку с раствором соли добавили концентрированный раствор гидроксида натрия и нагрели. Наблюдалось выделение пузырьков газа, в парах которого влажная лакмусовая бумажка окрасилась в синий цвет. Эта соль

1) NH4Cl 2) KCl

3) BaCl2

4) LiBr

26. Осадок выделится при сливании растворов

1) NaCl и AgNO3
2) NaCl и Al(NO3)3
3) NaCl и KNO3
4) NaCl и Ca(NO3)2

27. Осадок выделится при сливании водных растворов

1) Ba(NO3)2 и HCl
2) Ba(NO3)2 и HBr
3) Ba(NO3)2 и H2SO4
4) Ba(NO3)2 и HNO2

28. Газ выделяется при сливании водных растворов

1) HCl и AgNO3
2) HCl и NaHCO3
3) HCl и Na2SO4
4) HCl и NaNO3

29. Смесь осадков образуется при взаимодействии водных растворов веществ

1) BaCl2 и Na2SO4
2) Ba(OH)2 и AlCl3
3) NaOH и MgCl2
4) Al2(SO4)3 и Ba(OH)2

30. Осадок и газ образуется одновременно при сливании растворов

1) Li2CO3 и H3PO4
2) Li2CO3 и HCl
3) Na2CO3 и H3PO4
4) Na2CO3 и HCl

Ответы

Источник: https://himi4ka.ru/ogje-2018-po-himii/urok-25-poluchenie-gazoobraznyh-veshhestv-kachestvennye-reakcii-na-gazoobraznye-veshhestva-kislorod-vodorod-uglekislyj-gaz-ammiak.html

Твёрдые тела, жидкости и газы

Газообразные вещества

Большинство веществ могут существовать в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. Они называются агрегатными состояниями вещества. Переход из одного состояния в другое происходит при нагревании или охлаждении, а также при изменении давления.

Например, если воду — жидкость — подогревать, она будет превращаться в пар — газ. Теория, объясняющая свойства твердого, жидкого и газообразного состояний, называется кинетической теорией. Она основывается на представлении о том, что все вещества состоят из движущихся частиц.

Кинетическая теория 

В науке многие гипотезы пока не доказаны, но считаются истинными, так как объясняют наблюдаемые явления. Кинетическая теория объясняет свойства твердых, жидких и газообразных тел, исходя из энергии частиц, из которых они состоят.

Частицы твёрдого тела обладают наименьшей энергией, связаны друг с другом силой притяжения и не могут освободиться. Они только колеблются около постоянного центра. При нагревании энергия частиц твёрдого тела увеличивается.

Теперь они могут освободиться от притяжения соседей. При этом твёрдое тело плавиться и превращается в жидкость. У частиц газа энергии ещё больше. Они находятся на большом расстоянии друг от друга и целиком заполняют предоставленный им объём.

Нагревание увеличивает энергию частиц и позволяет им двигаться быстрее, и тело переходит из одного состояния в другое.

Броуновское движение 

Движение молекул жидкостей и газов называют броуновским движением. В 1927 году английский биолог Роберт Броун заметил, что помешенные в жидкость частицы пыльцы расте­нии начинают беспорядочно двигаться.

Зигзагообразные движения частиц пыльцы в воде легко увидеть под микроскопом. Однако объяснить, почему это происходит Броун не мог.

В XX веке Альберт Эйнштейн, уроженец Германии, объяснил, что частицы, помешенные в жидкость или газ, движут­ся благодаря ударам также движущихся, но невидимых молекул.

Изменение состояния 

Когда твердое тело нагревается, его температура повышается, а энергия частиц растет. Наконец наступаем точка плавления. В этот момент частицы обретают достаточно энергии, чтобы разорвать силы притяжения, и твердое тело плавится.

Дальнейшее нагревание приводит к тому, что жидкость достигает точки кипения, частицы ее окончательно освобождаются друг от друга, и жидкость превращается в газ. Пламя свечи нагревает воск, и он тает, но застывает вновь, стекая от пламени.

Гейзеры выбрасывают на поверхность кипящую воду и пар, разогретые вулканическими процессами в земной коре. Когда вещество остывает, происходит обратный процесс. Когда температура газа падает до точки кипения, газ конденсируется и становится   жидкостью.

Охладившись до точки плавления, жидкость твердеет (замерзает)  и  превращается   в твердое тело. Есть вещества, например углекислый газ, переходящие из твёрдого состояния в газообразное, минуя жидкое. Такое явление называется возгонкой.

Когда вулканические процессы разогревают подземную воду до кипения, появляются гейзеры. Вода превращается в пар, давление возрастает, и кипящая вода и пар устремляются по трещинам вверх и вырываются на поверхность.

Разные вещества изменяют агрегатное состояние при разных температурах, поэтому они подразделяются на твердые, жидкие и газообразные  в соответствии с их состоянием при комнатной температуре 20 градусов.

Температура плавления или кипения вещества изменится, если добавить в него какие-либо примеси или изменить давление. Давление земной атмосферы мы называем атмосферным давлением. Обычное давление уровне моря называется давлением в одну атмосферу.

На вершине горы Эверест (8848 метров над уровнем моря) давление меньше одной атмосферы, и чистая вода закипает там при 71 градусе, а не при 100 градусах, как на уровне моря.

Чем выше мы поднимаемся, тем ниже атмосферное давление и тем легче частичкам жидкости разорвать свои связи, то есть тем ниже точка кипения. Ученые считают, что на Марсе воды нет потому, что атмосферное давление там ничтожно, поэтому вода там немедленно закипает и испаряется.

Поверхностное натяжение 

Молекулы поверхностного слоя жид­кости прочно связаны друге другом, что приводит к поверхностному натяжению. Упрощенно можно считать, что на поверхности жидкости существует своего рода «плёнка». Поверхностное натяжение стягивает молекулы вместе. Так образуются капли.

Расстояния между молекулами поверхностного слоя больше, чем между молекулами в глубине жидкости, и от этого они ещё сильней притягиваются друг к другу. Сила поверхностного натяжения достаточно велика, чтобы удерживать на поверхности воды легкие объекты – пылинки и даже насекомых.

 Водомерки могут спокойно разгуливать по воде, так как их веса недостаточно, чтобы прорвать «плёнку» на её поверхности.

Испарение 

Некоторые молекулы поверхностного слоя обладают большей энергией, чем другие, и отрываются от поверхности, т.е. испаряются. Жидкость испаряется постоянно, даже когда она не подогревается. При испарении температура жидкости падает, так как средняя энергия её молекул понижается. Когда человек потеет, выступившие на его коже капельки воды испаряются, и кожа охлаждается.

Газы 

Газ — это вещество, не имеющее определенного объёма и формы. Согласно кинетической теории, энергии молекул газа достаточно, чтобы разорвать связывающие их силы, они разлетаются и заполняют весь предостав­ленный им объем. Этот процесс называем диффузией. Воздушный шарик надувается по мере того, как его наполняет газ.

Через пятнадцать минут воздух и бром перемешаются, так как их молекулы распределяются по обеим банкам (см. рис.). Запахи (ароматы цветов) – это тоже газы, распространяющиеся в воздухе с помощью диффузии. Давление газа зависит от того, на­сколько интенсивно его молекулы ударяются о стенки сосуда.

Если (при неизменной температуре) уменьшить объем газа, скажем, уменьшив объем сосуда, то его давление возрастет, поскольку молекулы газа будут чаще ударять по стенкам. Давление также возрас­тет, если в сосуд накачать новую порцию газа. При нагревании молекулы газа начинают двигаться быстрее и на большее рас­стояние, т.к.

газ расширяется и становится менее плотным. Если нагреваемый газ не имеет возможности расширяться, его давление возрастает.

Объём, масса и плотность 

Объем — это количество пространства, занятого жидкостью иди твердым телом. Его измеряют в кубических метрах. Объем прямоугольного тела равен произ­ведению его длины, шири­ны и высоты. Для определения объема жид­кости ее можно на­лить в измерительный цилиндр. Чтобы определить объём тела неправильной формы, нужно определить какой объём жидкости оно вытесняет.

Масса твердого, жидкого или газообразного тела показывает, сколько в нем содержится вещества. Масса измеряется в килограммах. Следует различать массу и вес – величину силы тяготения, действующую на тело.

На одну чащу весов помещается взвешиваемое тело, на другую — тело известной массы (см. рис.). Плотность показывает, насколько «плотно упакованы» частицы, составляющие вещество. К примеру, молекулы металла расположены ближе друг к другу, чем молекулы пробки или бумаги.

Следовательно, плотность метал­ла выше. Плотность рассчитывается пу­тем деления массы тела на его объем и измеряется в килограммах на кубический метр (кг/м3). Гидрометр — прибор для измерения плотности жидкости.

В плотной жидкости он плавает вблизи поверхности, так как его вес может вытеснить лишь, небольшой объем жидкости.

Источник: https://www.polnaja-jenciklopedija.ru/nauka-i-tehnika/tvjordye-tela-zhidkosti-i-gazy.html

Газообразное состояние вещества

Газообразные вещества

Вещества в газообразном состоянии не обладают определенной формой и объемом, характеризуются малой плотностью, малой вязкостью и способны целиком заполнять любое пространство.

Изучение свойств газов привело к кинетической теории газов. Согласно кинетической теории газ представляют как совокупность атомов или молекул, находящихся в движении. Атомы или молекулы движутся по прямым линиям, сталкиваются друг с другом и со стенками сосуда, меняя свое направление по закону столкновения упругих тел, — угол падения равен углу отражения.

Молекулы движутся с различными скоростями (закон распределения скоростей Максвелла). Наибольшими средними скоростями обладают молекулы самых легких газов. Для водорода, например, средняя скорость при 0°C 1698 см/сек. Скорости молекул других простых и сложных газов составляют приблизительно 400—300 см/сек.

Удары движущихся молекул о стенки сосуда обусловливают давление газов.

1. Идеальные газы

Если допустить, что между молекулами (атомами) газа нет притяжения и что можно пренебречь объемом самих молекул (атомов), то между объемом (V), занимаемым газом, температурой (T) и давлением (P) легко выводится следующее соотношение:

P · V = nRT,

где R — универсальная газовая постоянная, обозначаемая начальной буквой фамилии французского ученого Реньо, а n — число киломолей газа, т. е. отношение массы газа в кг к его молекулярной массе. Для R в углеродной шкале принято значение (8314,31 ± 0,31) дж (кмоль · град).

Вышеуказанное уравнение называется уравнением идеальных газов Клапейрона — Менделеева.

2. Реальные газы

Говоря о реальных газах, нужно принимать во внимание притяжение между отдельными молекулами (атомами). Это притяжение обратно пропорционально квадрату объема, занимаемого газом. По предложению Ван-дер-Ваальса оно обозначается буквой a.

Притяжение между молекулами (атомами) сжимает газы, следовательно, равноценно увеличению давления на газ, именно, на величину a/V2.

Таким образом, давление реального газа в объеме V должно быть равно P + a/V2 , где величина a зависит от природы газа.

Следует также учесть и то, что молекулы (атомы) реальных газов сами занимают некоторый объем, так что в действительности их движение происходит не в объеме V, а в объеме V—b. Приняв это во внимание, уравнение реальных газов можно написать в таком виде:

(P + a/V2)(V—b) = nRT.

Для точных расчетов необходимо при вычислении применять это уравнение, называемое уравнением Ван-дер-Ваальса.

Межмолекулярное взаимодействие. Силы взаимодействия между молекулами или атомами называются ван-дер-ваальсовскими. Они проявляются во всех агрегатных состояниях веществ.

Чем ближе расстояние между молекулами, тем больше ван-дер-ваальсовское взаимодействие. Так как среднее расстояние между молекулами для газообразных веществ наибольшее, то силы ван-дер-ваальса для них относительно малы.

Чем большее сжатие испытывает газ, тем больше ван-дер-ваальсовские силы: при больших давлениях газы отступают от законов идеальных газов.

Естественно, что в жидкостях межмолекулярные взаимодействия более значительны, а в твердых телах — максимальны.

Приведение реального газа к состоянию идеального. Если известны поправочные коэффициенты уравнения Ван-дер-Ваальса а и b, то можно вычислить (PV)∞, т.е.

при бесконечном разбавлении, когда коэффициентами а и b, вследствие их незначительной величины, можно пренебречь, реальные газы строго подчиняются законам идеальных газов.

Этот прием называется приведением газа к состоянию идеального газа.

Чтобы найти приведенную плотность реального газа (D), нужно величину ее разделить на произведение (1 + а) (1 — b):

В табл. 2 сравнены приведенные молекулярные объемы с молекулярными объемами реальных газов.

Из табл. 2 видно, что приведенный молекулярный объем реальных газов равен 22,4135 м3/кмоль, т.е. объем киломоля реальных газов при нормальных условиях, приведенный к состоянию идеального газа, составляет 22,4135 м3/кмоль.

3. Переход газа в состояние жидкости

Уравнение идеальных газов устанавливает, что соотношение между объемом (V), давлением (P), числом молекул (n) и абсолютной температурой для всех газов одинаково и не зависит от их природы. Мы видели, что на практике это не так. Каждый реальный газ имеет свою индивидуальность, которая определяется различными значениями величин а и b.

Далее, если бы все газы подчинялись уравнению Клапейрона, то никаким давлением и никаким понижением температуры их нельзя было бы превратить в жидкость.

Практика же показала, что все газы при определенных для каждого газа температуре и давлении превращаются в жидкость.

Температура и давление, при которых данный газ превращается в жидкость, зависят от значений для этого газа величин a и b уравнения Ван-дер-Ваальса.

На рисунке изображены изотермы P, V для моля, т. е. зависимость изменения объема грамм-молекулы двуокиси углерода (CO2) от давления при разных температурах, вычисленные по формуле Ван-дер-Ваальса.

Изотерма при 0°C показывает, что с возрастанием давления объем сперва уменьшается, но до некоторого максимума давления; затем объем продолжает уменьшаться, но давление падает до некоторого минимума, так что для каждого данного давления мы имеем два объема. На практике состояния, выражаемые изломами кривой, неустойчивы — здесь газ превращается в жидкость.

Чтобы лучше уяснить себе, что происходит, представим, что грамм-молекула СО2 заключена в цилиндр, закрытый поршнем. Наложением грузов на поршень мы можем увеличивать или уменьшать давление. Опыт ведется при 0°C.

Увеличивая давление на поршень с 35 атм приблизительно до 47 атм, мы наблюдаем уменьшение объема газа с 0,500 м3 приблизительно до 0,300 м3. При этом объем газа изменяется согласно закону Бойля — Мариотта.

Увеличив давление на бесконечно малую величину, мы увидим, что в цилиндре, кроме газа, появилась жидкость.

При дальнейшем движении поршня новые количества газа переходят в жидкое состояние, нагрузка же на поршень, т. е. давление, остается неизменным.

На рисунке это выражается пунктирной линией abc. По этой линии справа налево каждому движению поршня соответствует уменьшение объема газа и увеличение количества жидкости. В точке d газ исчез — он целиком превратился в жидкость. При дальнейшем увеличении давления на поршень объем жидкости, как показывает изотерма, меняется очень мало.

Итак, при температуре 0°C и давлении ~48 атм мы превращаем газ CO2 в систему, состоящую из газа и жидкости.

По рисунку мы видим, что при 20°C, чтобы превратить газ CO2 в жидкость, нужно поднять давление до 62 атм, причем участок кривой и пунктирная линия abc станут значительно меньше. При 31°C этот участок сжался до точки. Это значит, что при температуре 31°C и давлении в 73 атм нельзя сжать газ CO2 в жидкость, или различие между газом и жидкостью при этих условиях исчезает.

При температуре 40°C и выше газ также никаким давлением нельзя сжать в жидкость.

Температура, при которой газ никаким давлением нельзя сжать в жидкость, называется критической температурой. Давление, при котором кривая ас превращается в точку, называют критическим давлением.

Критическая температура для каждого вещества имеет свое особое значение. Газ при температуре выше критической условились называть газом, при температуре ниже критической — паром.

Критическая температура есть мера стремления вещества принимать газообразное или жидкое состояние (табл. 3).

Для некоторых веществ, например гелия, водорода, кислорода и др. она очень низка. Поэтому прежде полагали, что эти вещества вообще не могут существовать в состоянии жидкости и называли их перманентными газами.

В настоящее время нет таких газов, которые невозможно было бы превратить в жидкое состояние.

Источник: http://ProZnania.ru/?page_id=2341

Газообразные вещества: примеры и свойства

Газообразные вещества

На сегодняшний день известно о существовании более чем 3 миллионов различных веществ. И цифра эта с каждым годом растет, так как химиками-синтетиками и другими учеными постоянно производятся опыты по получению новых соединений, обладающих какими-либо полезными свойствами.

Часть веществ – это природные обитатели, формирующиеся естественным путем. Другая половина – искусственные и синтетические. Однако и в первом и во втором случае значительную часть составляют газообразные вещества, примеры и характеристики которых мы и рассмотрим в данной статье.

Агрегатные состояния веществ

С XVII века принято было считать, что все известные соединения способны существовать в трех агрегатных состояниях: твердые, жидкие, газообразные вещества. Однако тщательные исследования последних десятилетий в области астрономии, физики, химии, космической биологии и прочих наук доказали, что есть еще одна форма. Это плазма.

Что она собой представляет? Это частично или полностью ионизированные газы. И оказывается, таких веществ во Вселенной подавляющее большинство. Так, именно в состоянии плазмы находятся:

  • межзвездное вещество;
  • космическая материя;
  • высшие слои атмосферы;
  • туманности;
  • состав многих планет;
  • звезды.

Поэтому сегодня говорят, что существуют твердые, жидкие, газообразные вещества и плазма. Кстати, каждый газ можно искусственно перевести в такое состояние, если подвергнуть его ионизации, то есть заставить превратиться в ионы.

Примеров рассматриваемых веществ можно привести массу. Ведь газы известны еще с XVII века, когда ван Гельмонт, естествоиспытатель, впервые получил углекислый газ и стал исследовать его свойства.

Кстати, название этой группе соединений также дал он, так как, по его мнению, газы – это нечто неупорядоченное, хаотичное, связанное с духами и чем-то невидимым, но ощутимым.

Такое имя прижилось и в России.

Можно классифицировать все газообразные вещества, примеры тогда привести будет легче. Ведь охватить все многообразие сложно.

По составу различают:

  • простые,
  • сложные молекулы.

К первой группе относятся те, что состоят из одинаковых атомов в любом их количестве. Пример: кислород – О2, озон – О3, водород – Н2, хлор – CL2, фтор – F2, азот – N2 и прочие.

Ко второй категории следует относить такие соединения, в состав которых входит несколько атомов. Это и будут газообразные сложные вещества. Примерами служат:

  • сероводород – H2S;
  • хлороводород – HCL;
  • метан – CH4;
  • сернистый газ – SO2;
  • бурый газ – NO2;
  • фреон – CF2CL2;
  • аммиак – NH3 и прочие.

Классификация по природе веществ

Также можно классифицировать виды газообразных веществ по принадлежности к органическому и неорганическому миру. То есть по природе входящих в состав атомов. Органическими газами являются:

  • первые пять представителей предельных углеводородов (метан, этан, пропан, бутан, пентан). Общая формула CnH2n+2;
  • этилен – С2Н4;
  • ацетилен или этин – С2Н2;
  • метиламин – CH3NH2 и другие.

К категории газов неорганической природы относятся хлор, фтор, аммиак, угарный газ, силан, веселящий газ, инертные или благородные газы и прочие.

Еще одной классификацией, которой можно подвергнуть рассматриваемые соединения, является деление на основе входящих в состав частиц. Именно из атомов состоят не все газообразные вещества. Примеры структур, в которых присутствуют ионы, молекулы, фотоны, электроны, броуновские частицы, плазма, также относятся к соединениям в таком агрегатном состоянии.

Свойства газов

Характеристики веществ в рассматриваемом состоянии отличаются от таковых для твердых или жидких соединений. Все дело в том, что свойства газообразных веществ особенные. Частицы их легко и быстро подвижны, вещество в целом изотропное, то есть свойства не определяются направлением движения входящих в состав структур.

Можно обозначить самые главные физические свойства газообразных веществ, которые и будут отличать их от всех остальных форм существования материи.

  1. Это такие соединения, которые нельзя увидеть и проконтролировать, ощутить обычными человеческими способами. Чтобы понять свойства и идентифицировать тот или иной газ, опираются на четыре описывающих их все параметра: давление, температура, количество вещества (моль), объем.
  2. В отличие от жидкостей газы способны занимать все пространство без остатка, ограничиваясь лишь величиной сосуда или помещения.
  3. Все газы между собой легко смешиваются, при этом у этих соединений нет поверхности раздела.
  4. Существуют более легкие и тяжелые представители, поэтому под действием силы тяжести и времени, возможно увидеть их разделение.
  5. Диффузия – одно из важнейших свойств этих соединений. Способность проникать в другие вещества и насыщать их изнутри, совершая при этом совершенно неупорядоченные движения внутри своей структуры.
  6. Реальные газы электрический ток проводить не могут, однако если говорить о разреженных и ионизированный субстанциях, то проводимость резко возрастает.
  7. Теплоемкость и теплопроводность газов невысока и колеблется у разных видов.
  8. Вязкость возрастает с увеличением давления и температуры.
  9. Существует два варианта межфазового перехода: испарение – жидкость превращается в пар, сублимация – твердое вещество, минуя жидкое, становится газообразным.

Отличительная особенность паров от истинных газов в том, что первые при определенных условиях способны перейти в жидкость или твердую фазу, а вторые нет. Также следует заметить способность рассматриваемых соединений сопротивляться деформациям и быть текучими.

Подобные свойства газообразных веществ позволяют широко применять их в самых различных областях науки и техники, промышленности и народном хозяйстве. К тому же конкретные характеристики являются для каждого представителя строго индивидуальными. Мы же рассмотрели лишь общие для всех реальных структур особенности.

Сжимаемость

При разных температурах, а также под влиянием давления газы способны сжиматься, увеличивая свою концентрацию и снижая занимаемый объем. При повышенных температурах они расширяются, при низких – сжимаются.

Под действием давления также происходят изменения. Плотность газообразных веществ увеличивается и, при достижении критической точки, которая для каждого представителя своя, может наступить переход в другое агрегатное состояние.

Основные ученые, внесшие вклад в развитие учения о газах

Таких людей можно назвать множество, ведь изучение газов – процесс трудоемкий и исторически долгий. Остановимся на самых известных личностях, сумевших сделать наиболее значимые открытия.

  1. Амедео Авогадро в 1811 году сделал открытие. Неважно, какие газы, главное, что при одинаковых условиях их в одном объеме их содержится равное количество по числу молекул. Существует рассчитанная величина, имеющая название по фамилии ученого. Она равна 6,03*1023 молекул для 1 моль любого газа.
  2. Ферми – создал учение об идеальном квантовом газе.
  3. Гей-Люссак, Бойль-Мариотт – фамилии ученых, создавших основные кинетические уравнения для расчетов.
  4. Роберт Бойль.
  5. Джон Дальтон.
  6. Жак Шарль и многие другие ученые.

Строение газообразных веществ

Самая главная особенность в построении кристаллической решетки рассматриваемых веществ, это то, что в узлах ее либо атомы, либо молекулы, которые соединяются друг с другом слабыми ковалентными связями. Также присутствуют силы ван-дер-ваальсового взаимодействия, когда речь идет о ионах, электронах и других квантовых системах.

Поэтому основные типы строения решеток для газов, это:

Связи внутри легко рвутся, поэтому эти соединения не имеют постоянной формы, а заполняют весь пространственный объем. Это же объясняет отсутствие электропроводности и плохую теплопроводность.

А вот теплоизоляция у газов хорошая, ведь, благодаря диффузии, они способны проникать в твердые тела и занимать свободные кластерные пространства внутри них. Воздух при этом не пропускается, тепло удерживается.

На этом основано применение газов и твердых тел в совокупности в строительных целях.

Простые вещества среди газов

Какие по строению и структуре газы относятся к данной категории, мы уже оговаривали выше. Это те, что состоят из одинаковых атомов. Примеров можно привести много, ведь значительная часть неметаллов из всей периодической системы при обычных условиях существует именно в таком агрегатном состоянии. Например:

  • фосфор белый – одна из аллотропных модификаций данного элемента;
  • азот;
  • кислород;
  • фтор;
  • хлор;
  • гелий;
  • неон;
  • аргон;
  • криптон;
  • ксенон.

Молекулы этих газов могут быть как одноатомными (благородные газы), так и многоатомными (озон – О3). Тип связи – ковалентная неполярная, в большинстве случаев достаточно слабая, но не у всех.

Кристаллическая решетка молекулярного типа, что позволяет этим веществам легко переходить из одного агрегатного состояния в другое. Так, например, йод при обычных условиях – темно-фиолетовые кристаллы с металлическим блеском.

Однако при нагревании сублимируются в клубы ярко-фиолетового газа – I2.

К слову сказать, любое вещество, в том числе металлы, при определенных условиях могут существовать в газообразном состоянии.

Сложные соединения газообразной природы

Таких газов, конечно, большинство. Различные сочетания атомов в молекулах, объединенные ковалентными связями и ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями, позволяют сформироваться сотням различных представителей рассматриваемого агрегатного состояния.

Примерами именно сложных веществ среди газов могут быть все соединения, состоящие из двух и более разных элементов. Сюда можно отнести:

  • пропан;
  • бутан;
  • ацетилен;
  • аммиак;
  • силан;
  • фосфин;
  • метан;
  • сероуглерод;
  • сернистый газ;
  • бурый газ;
  • фреон;
  • этилен и прочие.

Кристаллическая решетка молекулярного типа. Многие из представителей легко растворяются в воде, образуя соответствующие кислоты. Большая часть подобных соединений – важная часть химических синтезов, осуществляемых в промышленности.

Метан и его гомологи

Иногда общим понятием “газ” обозначают природное полезное ископаемое, которое представляет собой целую смесь газообразных продуктов преимущественно органической природы. Именно он содержит такие вещества, как:

  • метан;
  • этан;
  • пропан;
  • бутан;
  • этилен;
  • ацетилен;
  • пентан и некоторые другие.

В промышленности они являются очень важными, ведь именно пропан-бутановая смесь – это бытовой газ, на котором люди готовят пищу, который используется в качестве источника энергии и тепла.

Многие из них используются для синтеза спиртов, альдегидов, кислот и прочих органических веществ. Ежегодное потребление природного газа исчисляется триллионами кубометров, и это вполне оправданно.

Кислород и углекислый газ

Какие вещества газообразные можно назвать самыми широко распространенными и известными даже первоклассникам? Ответ очевиден – кислород и углекислый газ. Ведь это они являются непосредственными участниками газообмена, происходящего у всех живых существ на планете.

Известно, что именно благодаря кислороду возможна жизнь, так как без него способны существовать только некоторые виды анаэробных бактерий. А углекислый газ – необходимый продукт “питания” для всех растений, которые поглощают его с целью осуществления процесса фотосинтеза.

С химической точки зрения и кислород, и углекислый газ – важные вещества для проведения синтезов соединений. Первый является сильным окислителем, второй чаще восстановитель.

Галогены

Это такая группа соединений, в которых атомы – это частицы газообразного вещества, соединенные попарно между собой за счет ковалентной неполярной связи. Однако не все галогены – газы.

Бром – это жидкость при обычных условиях, а йод – легко возгоняющееся твердое вещество.

Фтор и хлор – ядовитые опасные для здоровья живых существ вещества, которые являются сильнейшими окислителями и используются в синтезах очень широко.

Источник: http://fb.ru/article/180575/gazoobraznyie-veschestva-primeryi-i-svoystva

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

    ×
    Рекомендуем посмотреть