Plynné látky: příklady a vlastnosti

Dnes víme o existenci více než 3 miliony různých látek. A toto číslo roste každým rokem, protože syntetické lékárny a další vědci neustále provádějí experimenty s cílem získat nové sloučeniny, které mají některé užitečné vlastnosti.

Některé z těchto látek jsou přirozené obyvatelé, které se vytvářejí přirozeně. Druhá polovina je umělá a syntetická. V prvním a druhém případě však značná část tvoří plynné látky, příklady a charakteristiky, které uvažujeme v tomto článku.

Agregované stavy látek

Od 17. století bylo uznáno, že všechny známé sloučeniny mohou existovat ve třech agregovaných stavech: pevné, kapalné, plynné látky. Nicméně pečlivé studie nedávných desetiletí v oblasti astronomie, fyziky, chemie, vesmírné biologie a dalších věd dokázaly, že existuje ještě jedna forma. To je plazma.

Co to je? Jedná se o částečně nebo zcela ionizované plyny. A ukázalo se, že takové látky ve vesmíru jsou naprostou většinou. Je tedy ve stavu plazmy, že:

• mezihvězdná hmota;
• prostorová záležitost;
• vyšší vrstvy atmosféry;
• mlhoviny;
• složení mnoha planet;
• hvězdy.

Proto se dnes říká, že existují tuhé, kapalné, plynné látky a plazma. Mimochodem, každý plyn může být uměle přenesen do takového stavu, pokud je vystaven ionizaci, to znamená, že se změní na ionty.

Plynné látky: příklady

Příklady zvažovaných látek jsou hmotné. Koneckonců, plyny jsou známé již od 17. století, kdy přírodovědec van Helmont nejprve dostal oxid uhličitý a začal zkoumat jeho vlastnosti. Mimochodem, název této skupiny látek také dal, protože podle jeho názoru, plyn - to je něco, co neuspořádaný, chaotický, spojená s duchy a něco neviditelného, ​​ale hmatatelný. Toto jméno se v Rusku dostalo.

Všechny plynné látky můžete klasifikovat, pak budou příklady jednodušší. Koneckonců, přijetí celé rozmanitosti je obtížné.

Kompozice se vyznačuje:

• jednoduché,
• komplexních molekul.

První skupina zahrnuje ty, které sestávají z identických atomů v libovolném počtu. Příklad: Kyslík - O₂, ozón - O₃, vodík-H₂, chlor-CL₂, fluor-F₂, dusík-N₂ a další.

Druhá kategorie by měla obsahovat takové sloučeniny, které obsahují několik atomů. Jedná se o plynné komplexní látky. Příklady jsou:

• sirovodík - H₂S;
• kyselina chlorovodíková - kyselina chlorovodíková;
• methan - CH_4-
• oxid siřičitý - SO₂;
• hnědý plyn - NO₂;
• Freon - CF₂CL₂;
• amoniak - NH₃ a další.

Klasifikace látek

Je také možné klasifikovat typy plynných látek, které patří do organického a anorganického světa. To je podle povahy atomů. Organické plyny jsou:

• prvních pět zástupců konečných uhlovodíků (methan, ethan, propan, butan, pentan). Obecný vzorec C_nH_{2n + 2};
• Ethylen-C₂H₄;
• acetylen nebo ethin-C₂H₂;
• methylamin-CH₃NH₂ a další.

Do kategorie plynů anorganické povahy patří chlór, fluor, amoniak, oxid uhelnatý, silan, zábavné plyn, inertní nebo vzácných plynů a dalších.

Další klasifikace, které mohou být podrobeny sloučenin podle vynálezu je založen na rozdělení vstupních částic. Z atomů nevyplývají všechny plynné látky. Příklady struktur, ve kterých jsou přítomny ionty, molekuly, fotony, elektrony, Brownianské částice a plazma, jsou také příbuzné se sloučeninami v takovém agregovaném stavu.

Vlastnosti plynů

Charakteristiky látek v tomto stavu se liší od charakteristik pevných nebo kapalných sloučenin. Věc je, že vlastnosti plynných látek jsou zvláštní. Jejich částice jsou snadno a rychle pohyblivé, látka jako celek je izotropní, to znamená, že vlastnosti nejsou určovány směrem pohybu struktur tvořících strukturu.

Je možné označit nejdůležitější fyzikální vlastnosti plynných látek, které je odlišují od všech ostatních forem existence hmoty.

1. Jedná se o takové sloučeniny, které nelze vidět a řídit, cítit obyčejnými lidskými prostředky. K pochopení vlastností a identifikaci konkrétního plynu se spoléhají na čtyři parametry, které je popisují: tlak, teplota, množství látky (mol), objem.
2. Na rozdíl od tekutin mohou plyny obsazovat celý prostor bez zbytků, omezené pouze na velikost nádoby nebo místnosti.
3. Všechny plyny se snadno vzájemně mísí a tyto sloučeniny nemají rozhraní.
4. Tam jsou lehčí a těžší zástupci, takže pod vlivem gravitace a času, je možné vidět jejich oddělení.
5. Difúze je jednou z nejdůležitějších vlastností těchto sloučenin. Schopnost pronikat do jiných látek a nasytit je zevnitř, zatímco dělají zcela neuspořádané pohyby uvnitř jejich struktury.
6. Skutečný elektrický proud nemůže provádět skutečné plyny, ale pokud hovoříme o vyčištěných a ionizovaných látkách, pak se vodivost prudce zvyšuje.
7. Tepelná kapacita a tepelná vodivost plynů jsou nízké a kolísají u různých druhů.
8. Viskozita se zvyšuje se zvyšujícím se tlakem a teplotou.
9. Existují dva varianty mezifázového přechodu: odpařování - kapalina se změní na páru, sublimace - pevná látka, obchází kapalinu a stává se plynným.

Charakteristickým znakem par z pravých plynů je to, že se mohou za určitých podmínek stávat tekutými nebo pevnými fázemi, zatímco ty nedělají. Mělo by se také poznamenat schopnost sloučenin, uvažovaných v úvahu, odolávat deformacím a být tekutá.

Podobné vlastnosti plynných látek umožňují jejich široké uplatnění v různých oblastech vědy a techniky, průmyslu a národního hospodářství. Kromě toho jsou specifické charakteristiky přísně individuální pro každého zástupce. Zvažovali jsme pouze společné rysy všech reálných struktur.

Stlačitelnost

Při různých teplotách a také pod tlakem plyny mohou plyny kontrastovat, zvyšovat jejich koncentraci a snižovat obsazený objem. Při zvýšených teplotách se rozšiřují při nízkých teplotách.

Pod vlivem tlaku dochází také ke změnám. Hustota plynných látek se zvyšuje a po dosažení kritického bodu, který má pro každého zástupce svůj vlastní, může dojít k přechodu na jiný stav agregátu.

Hlavní vědci, kteří přispěli k rozvoji teorie plynů

Existuje mnoho takových lidí, protože studium plynů je náročný a historicky dlouhý proces. Pojďme se zabývat nejslavnějšími osobnostmi, které dokázaly udělat nejvýznamnější objevy.

1. V roce 1811 objevil Amedeo Avogadro objev. Nezáleží na tom, jaké plyny, hlavním je to, že za stejných podmínek jsou ve stejném objemu obsahují stejný počet molekul. Existuje vypočtená hodnota, pojmenovaná podle jména vědce. To se rovná 6,03 * 10²³ molekul pro 1 mol libovolného plynu.
2. Fermi - vytvořil teorii ideálního kvantového plynu.
3. Gay-Lussac, Boyle-Marriott - jména vědců, kteří vytvořili základní kinetické rovnice pro výpočty.
4. Robert Boyle.
5. John Dalton.
6. Jacquesem Charlesem a mnoha dalšími vědci.

Struktura plynných látek

Hlavní funkce v konstrukci krystalové mřížky látek, je to, že uzly v jedné z jeho atomů nebo molekul, které jsou spojeny dohromady slabými kovalentními vazbami. Také je zde přítomna síla van der Waalsovy interakce, pokud jde o iontů, elektronů a dalších kvantových systémů.

Proto jsou hlavní typy mřížové struktury plynů:

• Atomová;
• molekulární.

Spojení uvnitř se snadno roztrhají, takže tyto sloučeniny nemají konstantní tvar, ale vyplňují celý prostorový objem. To také vysvětluje nedostatek elektrické vodivosti a špatnou tepelnou vodivost. Tepelná izolace plynů je však dobrá, protože díky difuzi jsou schopny proniknout do pevných látek a zabírat v nich volné clusterové prostory. Vzduch neprochází, teplo se udrží. To je základ pro použití plynů a pevných látek v agregátu pro stavební účely.

Jednoduché látky mezi plyny

Jaká struktura a struktura plynů patří do této kategorie, již jsme již diskutovali výše. To jsou ty, které se skládají ze stejných atomů. Příklady mohou být dány hodně, protože značná část nekovů z celého periodického systému za běžných podmínek existuje právě v takovém agregovaném stavu. Například:

• fosfor bílý - jeden z alotropické modifikace tento prvek;
• dusík;
• kyslík;
• fluor;
• chlor;
• helium;
• neon;
• argon;
• krypton;
• xenon.

Molekuly těchto plynů mohou být buď monatomické (vzácné plyny) nebo polyatomické (ozon - O₃). Typ spojení je kovalentní nepolární, ve většině případů spíše slabý, ale vůbec ne. Krystalická mřížka molekulárního typu, která umožňuje těmto látkám snadno přecházet z jednoho agregovaného stavu do druhého. Například jód za normálních podmínek - tmavě fialové krystaly s kovovým leskem. Při zahřátí se však sublimují do jasně fialových plynových mračen - já₂.

Mimochodem, každá látka, včetně kovů, za určitých podmínek může existovat v plynném stavu.

Komplexní sloučeniny plynné povahy

Z těchto plynů, samozřejmě, většina. Různé kombinace atomů v molekulách, v kombinaci s kovalentními vazbami a van der Waalsovy interakce, umožňuje generovat stovky různých zástupců posuzovaného skupenství.

Příklady komplexních látek mezi plyny mohou být všechny sloučeniny sestávající ze dvou nebo více různých prvků. To zahrnuje:

• propan;
• butan;
• acetylen;
• amoniak;
• silan;
• fosfin;
• methan;
• sulfid uhličitý;
• oxid siřičitý;
• hnědý plyn;
• freon;
• ethylen a další.

Krystalická mřížka molekulového typu. Mnozí zástupci se snadno rozpouštějí ve vodě a vytvářejí odpovídající kyseliny. Většina těchto sloučenin je důležitou součástí chemických syntéz v průmyslu.

Metan a jeho homology

Někdy je běžným pojmem "plyn" přírodní minerální látka, která je celá směs plynných produktů převážně organické povahy. Obsahuje látky jako:

• methan;
• ethan;
• propan;
• butan;
• ethylen;
• acetylen;
• pentan a některé další.

V průmyslu jsou velmi důležité, protože to je směs propan-butanu - jedná se o plyn pro domácnosti, kde lidé vaří potraviny, které se používají jako zdroj energie a tepla.

Mnohé z nich se používají pro syntézu alkoholů, aldehydů, kyselin a dalších organických látek. Roční spotřeba zemního plynu se odhaduje na biliony krychlových metrů, což je zcela opodstatněné.

Kyslík a oxid uhličitý

Jaké plynné látky lze nazvat nejrozšířenějšími a známými i prvotřídními? Odpověď je zřejmá - kyslík a oxid uhličitý. Koneckonců jsou přímými účastníky výměny plynu, která se vyskytuje ve všech živých bytostech na planetě.

Je známo, že díky kyslíku je život možný, protože bez něj mohou existovat pouze některé druhy anaerobních bakterií. A oxid uhličitý je nezbytným "potravinovým" produktem pro všechny rostliny, které ho absorbují pro účely procesu fotosyntézy.

Z chemického hlediska jsou kyslík a oxid uhličitý důležitými látkami pro syntézu sloučenin. První je silný oxidační prostředek, druhý je častěji redukční činidlo.

Halogeny

Jedná se o skupinu sloučenin, v nichž jsou atomy částice plynné látky, spojené v párech kovalentní nepolární vazbou. Avšak ne všechny halogeny jsou plyny. Brom je kapalina za normálních podmínek a jod je snadno sublimovaná tuhá látka. Fluor a chlor jsou jedovaté látky nebezpečné pro zdraví živých věcí, které jsou nejsilnějšími oxidanty a používají se velmi široce při syntéze.