PLYNY: VLASTNOSTI, SPRÁVANIE, TVAR, PRÍKLADY - CHÉMIA - 2026

Tieto plyny sú všetky tieto látky alebo zlúčeniny, ktorých agregácie stavy sú slabé a rozptýlené, zatiaľ čo vysoko závislá na teplotných a tlakových podmienkach nad nimi. Po plazme sú pravdepodobne druhou najhojnejšou formou hmoty v celom vesmíre.

Na Zemi plyny tvoria vrstvy atmosféry, od exosféry po troposféru a vzduch, ktorý dýchame. Aj keď je plyn neviditeľný, keď sa rozptyľuje veľkými priestormi, ako je napríklad obloha, je detekovaný pohybom mrakov, zákrutami lopatiek mlyna alebo parami vydychovanými z našich úst v chladnom podnebí.

Plyn je možné pozorovať v priemyselných alebo domácich komínoch, ako aj v dymových vežiach vychádzajúcich zo sopiek. Zdroj: Pxhere.

Podobne, čo sa týka negatívnych environmentálnych aspektov, je to pozorované v čiernom dyme z výfukových potrubí vozidiel, v dymových stĺpcoch veží umiestnených v továrňach alebo v dyme vznikajúcom pri horení lesa.

Stojíte tiež pred plynnými javmi, keď vidíte výpary, ktoré vychádzajú z kanálov, v prameňoch močiarov a cintorínov, v bublajúcich sa vnútri akvárií, v kyticiach héliových balónov, ktoré sa uvoľňujú do neba, kyslík uvoľňovaný rastlinami v dôsledku ich fotosyntézy, a to dokonca aj pri grganí a plynatosti.

Kdekoľvek sú pozorované plyny, znamená to, že došlo k chemickej reakcii, pokiaľ nie sú fixované alebo asimilované priamo zo vzduchu, hlavným zdrojom plynov (povrchovo) na planéte. Pri zvyšovaní teploty sa všetky látky (chemické prvky) premieňajú na plyny vrátane kovov, ako je železo, zlato a striebro.

Bez ohľadu na chemickú povahu plynov majú všetky spoločné veľkú vzdialenosť, ktorá oddeľuje ich častice (atómy, molekuly, ióny atď.), Ktoré sa chaoticky a ľubovoľne pohybujú daným objemom alebo priestorom.

Vlastnosti plynov

Rozdiely v pevných, kvapalných a plynných molekulách

fyzický

Fyzikálne vlastnosti plynov sa líšia v závislosti od toho, ktorá látka alebo zlúčenina je obsiahnutá. Plyny sú populárne spojené so zápachom alebo hnilobou, buď kvôli obsahu síry, alebo kvôli prítomnosti prchavých amínov. Rovnako sú vizualizované so zelenkavými, hnedými alebo žltkastými sfarbeniami, ktoré zastrašujú a vytvárajú zlé znamenie.

Avšak väčšina plynov alebo aspoň tie najhojnejšie sú v skutočnosti bezfarebné a bez zápachu. Aj keď sú nepolapiteľné, cítia sa na koži a odolávajú pohybu, dokonca vytvárajú v telách, ktoré nimi prechádzajú, viskózne vrstvy (ako sa to stáva u lietadiel).

Všetky plyny môžu zaznamenať zmeny tlaku alebo teploty, ktoré ich nakoniec premenia na príslušné kvapaliny; to znamená, že dochádza ku kondenzácii (ak je ochladená) alebo skvapalneniu (ak je stlačené).

kondenzácie; z plynného stavu do kvapalného stavu

Na druhej strane sú plyny schopné rozpúšťať sa v tekutinách a niektorých poréznych tuhých látkach (ako je aktívne uhlie). Bubliny sú výsledkom hromadenia plynov, ktoré sa zatiaľ nerozpustili v médiu a unikli na povrch kvapaliny.

Elektrická a tepelná vodivosť

Za normálnych podmienok (bez ionizácie ich častíc) sú plyny slabými vodičmi tepla a elektriny. Ak sú však stresom mnohých elektrónov, umožňujú im prúd prechádzať, ako je vidieť pri blesku počas búrok.

Na druhej strane, pri nízkych tlakoch a vystavených elektrickému poľu sa niektoré plyny, najmä ušľachtilé alebo dokonalé, rozsvietia a ich svetlá sa používajú na navrhovanie reklám a nočných plagátov (neónové svetlo), ako aj v slávnych elektrické výbojky v pouličných svietidlách.

Pokiaľ ide o tepelnú vodivosť, veľa plynov sa správa ako tepelné izolátory, takže ich začlenenie do náplne vlákien, textílií alebo sklenených panelov pomáha predchádzať prenosu tepla cez ne a udržuje konštantnú teplotu.

Existujú však plyny, ktoré sú dobrými vodičmi tepla a ktoré môžu spôsobiť horšie popáleniny ako tie, ktoré sú spôsobené kvapalinami alebo tuhými látkami; napríklad, ako sa to stáva pri horúcej pare pečeného pečiva (alebo empanadas) alebo s parnými tryskami, ktoré unikajú z kotlov.

reaktivita

Reakcie, ktoré sa týkajú plynov alebo kde sa vyskytujú, sú spravidla klasifikované ako nebezpečné a ťažkopádne.

Ich reaktivita závisí opäť od ich chemickej povahy; Pri rozšírení a pohybe s veľkou ľahkosťou je však potrebné postupovať s väčšou starostlivosťou a kontrolou, pretože môžu vyvolať drastické zvýšenie tlaku, ktorý ohrozuje štruktúru reaktora; To nehovorí o tom, aké horľavé alebo nehorľavé sú tieto plyny.

Správanie sa plynov

Makroskopicky je možné získať predstavu o správaní sa plynov tým, že budeme svedkami toho, ako sa vo vzduchu vyvíja dym, krúžky alebo literárne „jazyky“ cigariet. Podobne, keď exploduje dymový granát, je zaujímavé podrobne opísať pohyb týchto rôznych farebných mrakov.

Takéto pozorovania však podliehajú pôsobeniu vzduchu a tiež skutočnosti, že v dyme sú suspendované veľmi jemné tuhé častice. Preto tieto príklady nie sú dostatočné na to, aby sa dospelo k záveru o skutočnom správaní sa plynu. Namiesto toho sa uskutočnili experimenty a vyvinula sa kinetická teória plynov.

Molekulárne a ideálne sa plynné častice navzájom elasticky zrážajú a majú lineárne, rotačné a vibračné posuny. Majú priradenú priemernú energiu, ktorá im umožňuje voľný pohyb v akomkoľvek priestore bez toho, aby takmer narúšali alebo narážali s inou časticou, keď sa objem okolo nich zväčšoval.

Jeho správanie by sa stalo kombináciou nevyspytateľného Brownovského hnutia a niektorých zrážok niektorých biliardových gúľ, ktoré sa neustále odrážajú medzi sebou a stenami stola; ak nie sú žiadne steny, rozptýlia sa do nekonečna, pokiaľ nie sú zadržané silou: gravitáciou.

Forma plynov

Plyny na rozdiel od kvapalín a pevných látok nie sú kondenzovaným typom; to znamená, že agregácia alebo súdržnosť jeho častíc nikdy nedokáže definovať tvar. S tekutinami zdieľajú skutočnosť, že úplne zaberajú objem nádoby, ktorá ich obsahuje; chýba im však povrchové a povrchové napätie.

Ak je koncentrácia plynu vysoká, voľným okom je možné vidieť jej „jazyky“ alebo už opísané makroskopické formy. Tieto, skôr alebo neskôr, nakoniec zmiznú v dôsledku pôsobenia vetra alebo samotnej expanzie plynu. Plyny preto pokrývajú všetky rohy obmedzeného priestoru, ktorý vytvára vysoko homogénne systémy.

Teória teraz pohodlne považuje plyny za gule, ktoré sa sotva kolidujú; ale keď sa tak stane, pružne sa odrazia.

Tieto gule sú od seba navzájom veľmi oddelené, takže plyny sú prakticky „plné“ vákua; preto jej univerzálnosť prechádza najmenšou štrbinou alebo prasklinou a ľahkosť ich môže významne stlačiť.

Preto, bez ohľadu na to, do akej miery je pekáreň zatvorená, ak idete vedľa, máte istotu, že si užijete vôňu čerstvo upečeného chleba.

Tlak plynu

Dalo by sa veriť, že pretože gule alebo častice plynu sú tak rozptýlené a oddelené, nie sú schopné vyvíjať akýkoľvek tlak na telesá alebo predmety. Atmosféra však dokazuje, že takáto viera je nepravdivá: má hmotnosť, hmotnosť a bráni odparovaniu alebo varu tekutín z ničoho nič. Body varu sa merajú pri atmosférickom tlaku.

Tlak plynu je možné kvantifikovať, ak sú k dispozícii manometre alebo sú uzavreté v nádobách s nedeformovateľnými stenami. Čím viac častíc plynu je teda vo vnútri nádoby, tým väčší je počet zrážok medzi nimi a jeho stenami.

Keď sa tieto častice zrazia so stenami, stlačia ich, pretože na ich povrch vyvíjajú silu úmernú kinetickej energii. Je to, akoby sa ideálne gulečníkové gule hodili na stenu; ak ich veľa zasiahne vysoká rýchlosť, môže sa dokonca zlomiť.

Jednotky

Meranie tlaku plynu je sprevádzané mnohými jednotkami. Niektoré z najznámejších sú milimetre ortuti (mmHg), napríklad torr. Existujú jednotky medzinárodného systému jednotiek (SI), ktoré definujú pascal (Pa) v zmysle N / m ² ; az neho pasca kilo (kPa), mega (MPa) a giga (GPa).

Objem plynu

Plyn zaberá a expanduje po celom objeme nádoby. Čím je nádoba väčšia, tým bude tiež objem plynu; ale jeho tlak aj hustota sa znížia pri rovnakom množstve častíc.

Samotný plyn, na druhej strane, nemá pridružený objem, ktorý príliš nezávisí od jeho povahy alebo molekulárnej štruktúry (ideálne), ale od tlakových a teplotných podmienok, ktoré ho regulujú; to je jeho molárny objem.

V skutočnosti sa molárny objem mení od jedného plynu k druhému, aj keď variácie sú malé, ak nie sú veľkými a heterogénnymi molekulami. Napríklad molárne objem amoniaku (NH ₃ , 22,079 l / mol) pri 0 ° C a 1 atm, sa líši od hélia (He, 22,435 l / mol).

Všetky plyny majú molárny objem, ktorý sa mení v závislosti od P a T, a bez ohľadu na to, aké veľké sú ich častice, ich počet je vždy rovnaký. V skutočnosti je teda odvodená od toho, čo je známe Avogadrovo číslo (N _A ).

Hlavné právne predpisy o plyne

Chovanie plynov sa študovalo po stáročia prostredníctvom experimentov, hĺbkových pozorovaní a interpretácie výsledkov.

Takéto experimenty umožnili stanoviť celý rad zákonov, ktoré, zostavené v rovnakej rovnici (ideálne plyny), pomáhajú predpovedať reakcie plynu na rôzne podmienky tlaku a teploty. Týmto spôsobom existuje vzťah medzi jeho objemom, teplotou a tlakom, ako aj počtom mólov v danom systéme.

Medzi tieto zákony patria nasledujúce: Boyle, Charles, Gay-Lussac a Avogadro.

Boyleov zákon

Zvýšenie tlaku znížením objemu nádoby. Zdroj: Gabriel Bolívar

Boyleho zákon uvádza, že pri konštantnej teplote je objem ideálneho plynu nepriamo úmerný jeho tlaku; to znamená, že čím väčšia je nádoba, tým nižší je tlak, ktorý jej steny spôsobia pri rovnakom množstve plynu.

Charles Law

Čínske lucerny alebo priania balóny. Zdroj: Pxhere.

Charlesov zákon hovorí, že pri konštantnom tlaku je objem ideálneho plynu priamo úmerný jeho teplote. Balóny demonštrujú Charlesov zákon, pretože ak sú zohriaty, nafúknu sa trochu viac, zatiaľ čo ak sú ponorené do tekutého dusíka, vypustia sa, pretože objem plynu v nich klesá.

Gay-Lussac zákon

Gay-Lussac zákon uvádza, že pri konštantnom objeme je tlak ideálneho plynu priamo úmerný jeho teplote. V dobre uzavretom kotli, ak sa plyn postupne zohreje, bude tlak v ňom zakaždým väčší, pretože steny kotla sa nedeformujú ani nerozťahujú; to znamená, že jeho objem sa nemení, je konštantný.

Avogadrov zákon

Nakoniec Avogadrov zákon uvádza, že objem, ktorý zaberá ideálny plyn, je priamo úmerný počtu jeho častíc. Ak teda má jeden mol častíc (6,02 x 10 ²³ ), potom bude mať molárna objem plynu.

Druhy plynov

Horľavé plyny

Sú to plyny, ktorých zložky fungujú ako palivo, pretože sa používajú na výrobu tepelnej energie. Niektoré z nich sú zemný plyn, skvapalnený ropný plyn a vodík.

Priemyselné plyny

Sú to vyrobené plyny, ktoré sa predávajú na verejnosti na rôzne použitie a na rôzne účely, ako je zdravotníctvo, potraviny, ochrana životného prostredia, hutníctvo, chemický priemysel, bezpečnosť. Niektoré z týchto plynov sú okrem iného kyslík, dusík, hélium, chlór, vodík, oxid uhoľnatý, propán, metán, oxid dusný.

Inertné plyny

Sú to také plyny, ktoré pri špecifických teplotných a tlakových podmienkach nevyvolávajú žiadnu chemickú reakciu alebo sú veľmi nízke. Sú to neón, argón, hélium, kryptón a xenón. Používajú sa v chemických procesoch, v ktorých sú potrebné nereaktívne prvky.

Príklady plynných prvkov a zlúčenín

Aké sú plynné prvky periodickej tabuľky v podmienkach Zeme?

Prvý Máme vodíka (H), ktorý tvorí H ₂ molekuly . Nasleduje hélium (najľahší ušľachtilý plyn); a potom dusík (N), kyslík (O) a fluór (F). Tieto posledné tri tiež tvoriť diatomic molekuly: N ₂ , O _2, a F ₂ .

Keď fluór príde neón (Ne), vzácny plyn, ktorý nasleduje hélium. Nižšie fluóru máme chlóru (Cl), vo forme Cl ₂ molekúl .

Ďalej máme zvyšok vzácnych plynov: argón (Ar), kryptón (Kr), xenón (Xe), radón (Rn) a oganesón (Og).

Preto sú celkom dvanásť plynných prvkov; jedenásť, ak vylúčime vysoko rádioaktívny a nestabilný oganesón.

Plynné zlúčeniny

Okrem plynných prvkov budú uvedené niektoré bežné plynné zlúčeniny:

H ₂ S, sírovodík, ktorý je zodpovedný za zápach skazených vajec

NH ₃ , amoniak, že štipľavý vôňa, ktorý je vnímaný v použitých mydiel

-CO ₂ , oxid uhličitý, skleníkový plyn

-NO ₂ , oxid dusičitý

-NNO, oxid uhoľnatý, plyn, ktorý sa považoval za vysoko toxický, ale hrá dôležitú úlohu v obehovom systéme

-SO ₃ , oxid sírový

C ₄ H ₁₀ , bután

-HCl, chlorovodík

-O ₃ , ozón

-SF ₆ , hexafluorid síry

Referencie

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). chémia (8. vydanie). CENGAGE Learning.
2. Vlastnosti plynov. Získané z: chemed.chem.purdue.edu
3. Wikipedia. (2019). Plyn. Obnovené z: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (5. decembra 2018). Plyny - všeobecné vlastnosti plynov. Získané z: thinkco.com
5. Harvardské pánske zdravotnícke hodinky. (2019). Stav plynu. Získané z: health.harvard.edu
6. Elektronické chladiace editory. (1. september 1998). Tepelná vodivosť plynov. Získané z: electronics-cooling.com