PLYNY: VLASTNOSTI, CHOVÁNÍ, TVAR, PŘÍKLADY - CHEMIE - 2025

Tyto plyny jsou všechny tyto látky nebo sloučeniny, jejichž agregace stavy jsou slabé a rozptýlené, zatímco vysoce závislá na teplotních a tlakových podmínkách nad nimi. Po plazmě jsou možná druhou nejhojnější formou hmoty v celém vesmíru.

Na Zemi tvoří plyny vrstvy atmosféry, od exosféry po troposféru a vzduch, který dýcháme. Ačkoli je plyn neviditelný, když je rozptylován velkými prostory, jako je obloha, je detekován pohybem mraků, zatáčkami lopatek mlýna nebo parami vydechovanými z našich úst v chladném podnebí.

Tyto plyny lze pozorovat v průmyslových nebo domácích komínech i v kouřových věžích vycházejících ze sopek. Zdroj: Pxhere.

Stejně tak, pokud jde o negativní environmentální aspekty, je to pozorováno v černém kouři z výfukových trubek vozidel, v kouřových sloupcích věží umístěných v továrnách nebo v kouři vznikajícím při hoření lesa.

Také se setkáváte s plynnými jevy, když vidíte páry, které vycházejí ze stoky, v pramenech bažin a hřbitovů, v bublajících uvnitř rybích nádrží, v heliových balónech, které se uvolňují do nebe, v kyslík uvolňovaný rostlinami v důsledku jejich fotosyntézy, a to i při říhání a nadýmání.

Kdekoli jsou pozorovány plyny, znamená to, že došlo k chemické reakci, pokud nejsou fixovány nebo asimilovány přímo ze vzduchu, hlavním zdrojem plynů (povrchově) planety. Jak teploty stoupají, všechny látky (chemické prvky) se přeměňují na plyny, včetně kovů, jako je železo, zlato a stříbro.

Bez ohledu na chemickou povahu plynů mají všichni společnou velkou vzdálenost, která odděluje jejich částice (atomy, molekuly, ionty atd.), Které se chaoticky a libovolně pohybují daným objemem nebo prostorem.

Vlastnosti plynů

Rozdíly v pevných, kapalných a plynných molekulách

Fyzický

Fyzikální vlastnosti plynů se liší v závislosti na tom, jaké látky nebo sloučeniny se jedná. Plyny jsou populárně spojovány se zápachem nebo hnilobou, a to buď kvůli obsahu síry, nebo kvůli přítomnosti těkavých aminů. Podobně jsou vizualizovány se nazelenalými, hnědými nebo nažloutlými zabarveními, které zastrašují a způsobují špatné znamení.

Avšak většina plynů nebo alespoň těch nejhojnějších je ve skutečnosti bezbarvá a bez zápachu. I když jsou nepolapitelní, mohou být cítit na kůži a odolávají pohybu, dokonce vytvářejí v tělech, které jimi procházejí, viskózní vrstvy (jako je tomu u letadel).

U všech plynů může docházet ke změnám tlaku nebo teploty, které nakonec způsobí jejich přeměnu na příslušné kapaliny; to znamená, že jsou vystaveny kondenzaci (pokud jsou chlazeny) nebo zkapalnění (pokud jsou stlačeny).

Kondenzace; z plynného stavu do kapalného stavu

Na druhé straně jsou plyny schopné rozpouštět se v kapalinách a některých porézních pevných látkách (jako je aktivní uhlí). Bubliny jsou výsledkem hromadění plynů, které se dosud nerozpustily v médiu a unikly na povrch kapaliny.

Elektrická a tepelná vodivost

Za normálních podmínek (bez ionizace jejich částic) jsou plyny špatnými vodiči tepla a elektřiny. Nicméně, když zdůraznil s mnoha elektrony, oni dovolí proudu projít skrz ně, jak viděný v blesku během bouří.

Na druhou stranu, při nízkém tlaku a vystaveném elektrickému poli se některé plyny, zejména ty ušlechtilé nebo dokonalé, rozsvítí a jejich světla se používají pro návrh reklam a nočních plakátů (neonové světlo), stejně jako ve slavných elektrické výbojky v pouličních lucernách.

Pokud jde o tepelnou vodivost, mnoho plynů se chová jako tepelné izolátory, takže jejich začlenění do výplně vláken, tkanin nebo skleněných panelů pomáhá zabránit průchodu tepla skrz ně a udržuje konstantní teplotu.

Existují však plyny, které jsou dobrými vodiči tepla a mohou způsobovat horší popáleniny než plyny nebo pevné látky; například, jak se to stane s horkou párou pečeného pečiva (nebo empanadas) nebo s parními tryskami, které unikají z kotlů.

Reaktivita

Obecně jsou reakce, které se týkají plynů, nebo kde se vyskytují, klasifikovány jako nebezpečné a těžkopádné.

Jejich reaktivita opět závisí na jejich chemické povaze; Při expanzi a mobilizaci s velkou lehkostí je však třeba věnovat větší péči a kontrolu, protože mohou vyvolat drastický nárůst tlaku, který ohrožuje strukturu reaktoru; Tím nechceme zmínit, jak hořlavé nebo nehořlavé jsou tyto plyny.

Chování plynů

Makroskopicky lze získat představu o chování plynů tím, že budeme svědky toho, jak se ve vzduchu vyvíjí kouř, prsteny nebo literární „jazyky“ cigaret. Podobně, když exploduje kouřový granát, je zajímavé podrobně popsat pohyb těchto různých barevných mraků.

Taková pozorování však podléhají působení vzduchu a také skutečnosti, že v kouři jsou suspendovány velmi jemné pevné částice. Tyto příklady proto nestačí k dosažení závěru o skutečném chování plynu. Místo toho byly provedeny experimenty a byla vyvinuta kinetická teorie plynů.

Molekulárně a ideálně se plynné částice navzájem elasticky srazí a mají lineární, rotační a vibrační posuny. Mají přidruženou průměrnou energii, která jim umožňuje volně cestovat skrz jakýkoli prostor, aniž by při interakci s jinou částicí téměř narůstala nebo narážela.

Jeho chování by se stalo směsí nevyzpytatelného Brownova hnutí a chování některých kolizí některých kulečníkových koulí, které se neustále odrazí mezi sebou a stěnami stolu; pokud neexistují žádné zdi, rozptýlí se do nekonečna, pokud nejsou zadrženy silou: gravitací.

Forma plynů

Plyny, na rozdíl od kapalin a pevných látek, nejsou záležitostí kondenzovaného typu; to znamená, že agregace nebo soudržnost jeho částic nikdy nedokáže definovat tvar. S tekutinami sdílejí skutečnost, že zcela zabírají objem nádoby, která je obsahuje; postrádají však povrchové a povrchové napětí.

Pokud je koncentrace plynu vysoká, pouhým okem lze vidět její „jazyky“ nebo makroskopické formy, které již byly popsány. Tyto, dříve nebo později, nakonec zmizí v důsledku působení větru nebo pouhé expanze plynu. Tyto plyny tedy pokrývají všechny rohy omezeného prostoru vytvářejících vysoce homogenní systémy.

Teorie nyní pohodlně považuje plyny za koule, které se sotva srazí; ale když ano, pružně se odrazí.

Tyto koule jsou od sebe široce odděleny, takže plyny jsou prakticky „plné“ vakua; proto jeho univerzálnost prochází nejmenší štěrbinou nebo prasklinou a snadnost jejich významného stlačení.

Proto, bez ohledu na to, jak uzavřená je pekařská instalace, pokud jdete vedle, je jisté, že si užijete vůni čerstvě upečeného chleba.

Tlak plynu

Dalo by se věřit, že protože koule nebo částice plynu jsou tak rozptýleny a odděleny, nejsou schopny vyvíjet jakýkoli tlak na těla nebo předměty. Atmosféra však dokazuje, že taková víra je falešná: má hmotnost, hmotnost a zabraňuje odpařování nebo varu tekutin z ničeho. Body varu se měří při atmosférickém tlaku.

Tlaky plynu se stanou kvantifikovatelnějšími, pokud jsou k dispozici manometry, nebo jsou-li uzavřeny v nádobách s nedeformovatelnými stěnami. Čím více částic plynu je tedy uvnitř nádoby, tím větší je počet srážek mezi nimi a jeho stěnami.

Tyto částice, když se srazí se stěnami, je stlačí, protože na jejich povrch působí silou úměrnou jejich kinetické energii. Je to, jako by ideální kulečníkové koule byly hozeny na zeď; pokud je jich mnoho, které je zasáhly vysokou rychlostí, mohlo by to dokonce zlomit.

Jednotky

Měření tlaku plynu doprovází mnoho jednotek. Některé z nejznámějších jsou milimetry rtuti (mmHg), jako torr. Existují jednotky mezinárodního systému jednotek (SI), které definují pascal (Pa) ve smyslu N / m ²; a od něj, kilo (kPa), mega (MPa) a giga (GPa) pascal.

Objem plynu

Plyn zabírá a rozšiřuje se po celém objemu nádoby. Čím větší je nádoba, objem plynu bude také; ale jak jeho tlak, tak hustota se sníží pro stejné množství částic.

Samotný plyn, na druhé straně, má přidružený objem, který nezávisí tolik na jeho povaze nebo molekulární struktuře (ideálně), ale na tlakových a teplotních podmínkách, které jej řídí; to je jeho molární objem.

Ve skutečnosti se molární objem liší od jednoho plynu k druhému, ačkoli variace jsou malé, pokud nejsou velké a heterogenní molekuly. Například molární objem amoniaku (NH ₃, 22,079 l / mol) při 0 ° C a 1 atm, se liší od helia (He, 22,435 l / mol).

Všechny plyny mají molární objem, který se mění v závislosti na P a T, a bez ohledu na to, jak velké jsou jejich částice, jejich počet je vždy stejný. Ve skutečnosti je tedy odvozeno od toho, co je známo Avogadrovo číslo (N _A).

Hlavní zákony o plynu

Chování plynů bylo studováno po staletí prostřednictvím experimentů, hloubkových pozorování a interpretace výsledků.

Tyto experimenty umožnily stanovit řadu zákonů, které, shromážděné ve stejné rovnici (rovnice ideálních plynů), pomáhají předpovídat reakce plynu na různé podmínky tlaku a teploty. Tímto způsobem existuje vztah mezi jeho objemem, teplotou a tlakem, jakož i počtem jeho molů v daném systému.

Mezi tyto zákony patří následující čtyři: Boyle, Charles, Gay-Lussac a Avogadro.

Boyleův zákon

Zvýšení tlaku snížením objemu nádoby. Zdroj: Gabriel Bolívar

Boyleův zákon říká, že při konstantní teplotě je objem ideálního plynu nepřímo úměrný jeho tlaku; to znamená, že čím větší je nádoba, tím nižší je tlak, který její stěny zažijí při stejném množství plynu.

Charles Law

Čínské lucerny nebo přání balóny. Zdroj: Pxhere.

Charlesův zákon říká, že při konstantním tlaku je objem ideálního plynu přímo úměrný jeho teplotě. Balóny demonstrují Charlesův zákon, protože pokud jsou zahřáté, nafouknou se o něco více, zatímco pokud jsou ponořeny do tekutého dusíku, vyfukují se, protože objem plynu uvnitř nich klesá.

Gay-Lussacův zákon

Gay-Lussacův zákon uvádí, že při konstantním objemu je tlak ideálního plynu přímo úměrný jeho teplotě. V dobře uzavřeném kotli, pokud je plyn postupně zahříván, bude vždy, když bude uvnitř, tlak větší, protože stěny kotle se nedeformují ani nerozšiřují; to znamená, že se jeho objem nemění, je konstantní.

Avogadroův zákon

Konečně Avogadroův zákon uvádí, že objem obsazený ideálním plynem je přímo úměrný počtu jeho částic. Pokud tedy máme jeden mol částic (6,02,10 ²³), budeme mít molární objem plynu.

Druhy plynů

Hořlavé plyny

Jsou to plyny, jejichž složky fungují jako paliva, protože se používají k výrobě tepelné energie. Některé z nich jsou zemní plyn, zkapalněný ropný plyn a vodík.

Průmyslové plyny

Jsou to vyráběné plyny, které jsou uváděny na trh pro veřejnost pro různá použití a použití, jako jsou například zdraví, potraviny, ochrana životního prostředí, hutnictví, chemický průmysl, bezpečnost. Mezi tyto plyny patří mimo jiné kyslík, dusík, helium, chlor, vodík, oxid uhelnatý, propan, metan, oxid dusný.

Inertní plyny

Jsou to plyny, které za specifických teplotních a tlakových podmínek nevyvolávají žádnou chemickou reakci nebo velmi nízkou. Jsou to neon, argon, helium, kryptón a xenon. Používají se v chemických procesech, ve kterých jsou nezbytné nereaktivní prvky.

Příklady plynných prvků a sloučenin

Jaké jsou plynné prvky periodické tabulky v podmínkách Země?

První Máme vodíku (H), který tvoří H ₂ molekuly. Následuje Helium (He), nejlehčí ušlechtilý plyn; a poté dusík (N), kyslík (O) a fluor (F). Tyto poslední tři také tvořit diatomic molekuly: N ₂, O _2, a F ₂.

Poté, co fluor přijde neon (Ne), vzácný plyn, který následuje hélium. Níže fluoru máme chloru (Cl), ve formě Cl ₂ molekul.

Dále máme zbytek vzácných plynů: argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe), radon (Rn) a oganeson (Og).

Jsou tedy celkem dvanácti plynných prvků; jedenáct, pokud vyloučíme vysoce radioaktivní a nestabilní oganeson.

Plynné sloučeniny

Kromě plynných prvků budou uvedeny některé běžné plynné sloučeniny:

-H ₂ S, sirovodík, zodpovědný za zápach shnilých vajec

-NH ₃, amoniak, to štiplavé aroma, které je vnímáno v použitých mýdlech

-CO ₂, oxid uhličitý, skleníkový plyn

-NO ₂, oxid dusičitý

-NNO, oxid dusnatý, plyn, který byl považován za vysoce toxický, ale hraje důležitou roli v oběhovém systému

-SO ₃, oxid sírový

C ₄ H ₁₀, butan

-HCl, chlorovodík

-O ₃, ozon

-SF ₆, hexafluorid sírový

Reference

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie (8. ed.). CENGAGE Učení.
2. Vlastnosti plynů. Obnoveno z: chemed.chem.purdue.edu
3. Wikipedia. (2019). Plyn. Obnoveno z: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (5. prosince 2018). Plyny - Obecné vlastnosti plynů. Obnoveno z: thinkco.com
5. Harvardské pánské zdravotní hodinky. (2019). Stav plynu. Obnoveno z: health.harvard.edu
6. Elektronické chladicí editory. (1. září 1998). Tepelná vodivost plynů. Obnoveno z: electronics-cooling.com