PLINOVITO STANJE: KARAKTERISTIKE, OPĆE PRAVO, PRIMJERI - KEMIJA - 2025

Plinovitom stanju je stanje agregiranja tvari u kojem se čestice drži zajedno slabe interakcije, što može pomicati u svim smjerovima u spremniku koji ih sadrži. Od svih fizičkih stanja materije, plinovito je ono koje očituje najveću slobodu i kaos.

Plinovi vrše pritisak, nose toplinu i čine ih sve vrste sitnih čestica. Naša atmosfera i zrak koji udišemo je manifestacija plinovitog stanja ovdje na Zemlji.

U dimnim emisijama može se promatrati ponašanje plinova prije nego što se rasprše kroz atmosferu. Izvor: Pexels.

Primjeri plinova su staklenički plinovi, poput vodene pare, ugljičnog dioksida, metana ili ozona. Ugljični dioksid koji izdišemo u dahu još je jedan primjer plinovitih tvari.

Plinove čestice su vezane slabim interakcijama i kreću se kroz spremnik. Uočeno je da su čestice tekućeg stanja više sjedinjene, a čvrste tvari usko sjedinjene

Tekućine i krute tvari, na primjer, neće se kretati u položajima koji prelaze vlastite materijalne granice, činjenica što plinovi to ne čine. Dim iz cigareta, dimnjaka i kula, sami demonstriraju kako se plin diže i raspršuje po okolišu, a da ga ništa ne zaustavi.

Karakteristike plinovitog stanja

Nedostaje volumen ili oblik

Za plinovito stanje karakterizira to što nema definirani oblik ili volumen. Ako ne postoje granice koje će ih zadržati, širit će se atmosferom. Čak i poput helija, on će pobjeći sa Zemlje.

Plin može poprimiti samo oblik koji nametne spremnik. Ako je spremnik cilindričan, plin će "biti" u obliku cilindra.

Loš provodnik topline

Ovo stanje karakterizira i loš provodnik i topline i električne energije. Obično je manje gusta u usporedbi sa čvrstim i tekućim stanjima.

Budući da je većina plinova bezbojna, poput kisika i ugljičnog dioksida, možete odrediti koliki ih ima u spremniku mjerenjem njihovog tlaka.

Reagensi

Plinovi imaju veću reakciju, s izuzetkom plemenitih plinova, od tekućina ili krutih tvari, zbog čega su potencijalno opasni ili zbog opasnosti od požara ili zato što mogu lako ući u dišni sustav pojedinaca.

Male čestice

Plinovite čestice su obično i male, u obliku atoma ili jednostavnih molekula.

Na primjer, plin vodik, H ₂, vrlo je mala molekula koja se sastoji od dva atoma vodika. Imamo i helij, He, čiji su atomi još manji.

interakcije

Interakcije u plinovitom stanju su zanemarive. U tome se uvelike razlikuje od tekućih i krutih stanja, u kojima su njegove čestice vrlo kohezivne i snažno djeluju jedna s drugom. U molekulama koje tvore tekuća i kruta stanja, među njima teško postoji određeni molekulski vakuum.

Čestice u plinovitom stanju vrlo su udaljene jedna od druge, postoji puno vakuuma između njih. To više nije vakuum na molekularnoj skali. Udaljenost koja ih razdvaja toliko je velika da je svaka čestica u plinu slobodna, ravnodušna prema svojoj okolini, osim ako se u svom kaotičnom putu ne sudara s drugom česticom ili naslonom na zid spremnika.

Ako se pretpostavi da nema spremnika, vakuum između čestica plina može se ispuniti zrakom, koji gura i vuče plin u smjeru njegove struje. Zbog toga je zrak, koji se sastoji od plinovite smjese, sposoban da deformira i širi plinovite tvari nebom, sve dok one nisu puno gušće od njega.

Opće pravo plinovite države

Eksperimentalna studija ponašanja i mehanike plinova rezultirala je s nekoliko zakona (Boyle, Charles, Gay-Lussac) koji se kombiniraju kako bi se moglo predvidjeti kakvi će biti parametri bilo kojeg plinovitog sustava ili fenomena, odnosno kolika će biti njegova temperatura, volumen i pritiska.

Ovaj opći zakon ima sljedeći matematički izraz:

P = KT / V

Gdje je K konstanta, P tlak, V volumen i T temperatura plina na kelvinskoj skali. Dakle, poznavajući dvije varijable (da kažemo P i V), može se riješiti treća, koja bi postala nepoznanica (T).

Taj nam zakon omogućava da, na primjer, znamo koja temperatura plina, zatvorenog u spremniku volumena V, mora iznositi pritisak P.

Ako ovom zakonu dodamo doprinos Amadeusa Avogadra, tada ćemo imati zakon idealnog plina, koji uključuje i broj čestica, a zajedno s njima i molarnu koncentraciju plina:

P = nRT / V

Gdje n odgovara broju molova plina. Jednadžba se može prepisati kao:

P = cRT

Gdje je c molarna koncentracija plina (n / V). Dakle, iz općeg zakona dobiva se idealni zakon koji opisuje povezanost tlaka, koncentracije, temperature i volumena idealnog plina.

Primjeri plinovitog stanja

Gasoviti elementi

Sama periodična tablica nudi dobar repertoar primjera elemenata koji se na Zemlji pojavljuju kao plinovi. Između njih imamo:

-Vodik

-Helium

-Dušik

-Kisik

-Fluor

-Klor

-Neon

-Argon

-Kripton

-Ksenon

To ne znači da ostali elementi ne mogu postati plinoviti. Na primjer, metali se mogu pretvoriti u plinove ako su izloženi temperaturama višim od njihovih vrelišta. Tako mogu postojati plinovi od čestica željeza, žive, srebra, zlata, bakra, cirkonija, iridija, osmija; od bilo kojeg metala.

Plinoviti spojevi

Na sljedećem popisu imamo nekoliko primjera plinovitih spojeva:

-Ugljični monoksid, CO

Lewisova struktura ugljičnog monoksida

Ugljični dioksid, CO ₂ (plin koji čini izdisaje)

-Amonijak, NH ₃ (vitalna supstanca za beskrajne industrijske procese)

Sumpor-trioksid, SO ₃

-Metan, CH ₄ (domaći plin s kojim se kuha)

Metan struktura

Etan, CH ₃ CH ₃

-Azot dioksid, NO ₂ (smeđi plin)

-Posgen, COCl ₂ (visoko otrovna tvar)

-Air (kao smjesa dušika, kisika, argona i drugih plinova)

-Voda para, H ₂ O (koja je dio oblaka, gejzirima, stroj isparivača i slično).

-Acetilen, HC≡CH

Struktura acetilena u strukturi

-Od jodnih para, I ₂ (ljubičasti plin)

-Sumporni heksafluorid, SF ₆ (vrlo gust i težak plin)

-Hidrazin, N- ₂ H ₄

Klorovodik, HCl (koji se otapa u vodi stvara klorovodičnu kiselinu)

Reference

1. Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
2. Wikipedia. (2020). Plin. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
3. Edward A. Mason. (6. veljače 2020.). Plin. Encyclopædia Britannica. Oporavilo od: britannica.com
4. Helmenstine, Anne Marie, dr. Sc. (11. veljače 2020.). Definicija plina i primjeri iz kemije. Oporavilo od: misel.com
5. Maria Estela Raffino. (12. veljače 2020.). Kakvo je stanje plinova? Oporavak od: concept.de