PLINOVI: SVOJSTVA, PONAŠANJE, OBLIK, PRIMJERI - KEMIJA - 2026

U plinovi su sve one tvari ili spojevi čije gomilanje države su slabe i raspršene, a vrlo je ovisna o uvjetima temperature i tlaka koji reguliraju nad njima. Oni su možda drugi najbrojniji oblik materije u čitavom Svemiru nakon plazme.

Na Zemlji plinovi čine slojeve atmosfere, od egzosfere do troposfere i zraka koji udišemo. Iako je plin nevidljiv kada se difuzuje kroz velike prostore, poput neba, detektira se kretanjem oblaka, okretajima lopatica mlina ili isparavanjem koji izdiše iz naših usta u hladnim klimama.

Plinovi se mogu primijetiti u industrijskim ili kućnim dimnjacima, kao i u dimnim tornjevima koji proizlaze iz vulkana. Izvor: Pxhere.

Isto tako, prelazeći na negativne aspekte okoliša, primjećuje se u crnom dimu iz ispušnih cijevi vozila, u dimnim stupovima kula smještenih u tvornicama ili u dimu koji se podiže kad šuma gori.

Suočeni ste i sa plinovitim pojavama kada vidite isparenja koja izlaze iz kanalizacije, u močvarama močvara i na grobljima, u mjehurićima unutar rezervoara za ribu, u buketima helijskih balona koji se ispuštaju u nebo, u nebo kisik koji biljke oslobađaju kao rezultat njihove fotosinteze, pa čak i ispiranja i nadimanja.

Gdje god se promatraju plinovi, znači da je došlo do kemijske reakcije, osim ako se ne fiksira ili asimilira izravno iz zraka, glavni izvor plinova (površno) na planeti. Kako temperature rastu, sve tvari (kemijski elementi) transformirat će se u plinove, uključujući metale poput željeza, zlata i srebra.

Bez obzira na kemijsku prirodu plinova, svi zajednički imaju veliku udaljenost koja razdvaja njihove čestice (atome, molekule, ione itd.), Koje se kreću kaotično i proizvoljno kroz određeni volumen ili prostor.

Svojstva plinova

Razlike u molekuli krute, tekuće i plinove

fizička

Fizička svojstva plinova razlikuju se ovisno o kojoj tvari ili spoju je riječ. Plinovi su popularno povezani s lošim mirisima ili trulom, bilo zbog sadržaja sumpora, bilo zbog hlapljivih amina. Isto tako, vizualiziraju se zelenkastom, smeđom ili žutosmeđom bojom, koja zastrašuje i daje lošu predznak.

Međutim, većina je plinova ili barem najbogatiji zapravo bezbojna i bez mirisa. Iako su neuhvatljivi, mogu se osjetiti na koži i odupiru se pokretu, čak stvarajući viskozne slojeve u tijelima koja prolaze kroz njih (kao što se to događa u zrakoplovima).

Svi plinovi mogu doživjeti promjene tlaka ili temperature koje se pretvaraju u njihove tekućine; to jest, oni trpe kondenzaciju (ako se hladi) ili ukapljivanje (ako se "pritisne").

Kondenzacija; iz plinovitog u tekuće stanje

S druge strane, plinovi se mogu otapati u tekućini i nekim poroznim čvrstim tvarima (poput aktivnog ugljena). Mjehurići su rezultat nakupljanja plinova koji se još nisu otopili u mediju i izlaze na površinu tekućine.

Električna i toplinska vodljivost

U normalnim uvjetima (bez ionizacije njihovih čestica) plinovi su loši provodnici topline i električne energije. Međutim, kada su pod stresom s mnogo elektrona, oni dozvoljavaju struji da prođe kroz njih, kao što se vidi i kod munje tijekom oluje.

S druge strane, pri niskom tlaku i izloženi električnom polju, neki plinovi, osobito plemeniti ili savršeni, svijetle i njihova se svjetla koriste za oblikovanje reklama i noćnih plakata (neonska svjetlost), kao i u poznatim električne žarulje u uličnim fenjerima.

Što se tiče toplinske vodljivosti, mnogi se plinovi ponašaju kao toplinski izolatori, pa njihovo uklapanje u punjenje vlakana, tkanina ili staklenih ploča pomaže u sprečavanju prolaska topline kroz njih i održava temperaturu konstantnom.

Međutim, postoje plinovi koji su dobri provodnici topline i mogu prouzročiti gore opekotine od onih uzrokovanih tekućinom ili čvrstim tvarima; na primjer, kao što se događa s vrućom parom pečenih kolača (ili empanada) ili s parnim mlazovima koji izlaze iz kotla.

Reaktivnost

Općenito, reakcije koje uključuju plinove ili gdje se pojave klasificiraju se kao opasne i nezgrapne.

Njihova reaktivnost opet ovisi o njihovoj kemijskoj prirodi; No, kod širenja i pomicanja s velikom lakoćom mora se voditi veća pažnja i kontrola jer mogu pokrenuti drastična povećanja tlaka koja ugrožavaju strukturu reaktora; Ovdje se ne spominje koliko su ti plinovi zapaljivi ili nezapaljivi.

Ponašanje plinova

Makroskopski se može steći predodžba o ponašanju plinova svjedočeći kako se u zraku razvija dim, zvonjava ili književni "jezici" cigareta. Isto tako, kada eksplodira dimna granata, zanimljivo je detaljno prikazati kretanje tih oblaka različitih boja.

Međutim, takva opažanja podliježu djelovanju zraka, kao i činjenici da u dimu postoje vrlo fine čvrste čestice. Stoga ovi primjeri nisu dovoljni za zaključak o stvarnom ponašanju plina. Umjesto toga, provedeni su eksperimenti i razvijena kinetička teorija plinova.

Molekularno i idealno plinovite čestice elastično se sudaraju jedna s drugom te imaju linearne, rotacijske i vibracijske pomake. Imaju pridruženu prosječnu energiju, koja im omogućuje da slobodno putuju kroz bilo koji prostor bez gotovo interakcije ili sudaranja s nekom drugom česticom, kako se volumen oko njih povećava.

Njegovo bi ponašanje predstavljalo mješavinu nepristojnog Brownovskog pokreta i onog sudara nekih kugli za biljar koje neprestano skaču između sebe i zidova stola; ako nema zidova, raširit će se u beskonačnost, osim ako ih ne obuzme sila: gravitacija.

Oblik plinova

Plinovi, za razliku od tekućina i krutih tvari, nisu stvar kondenziranog tipa; to jest, agregacija ili kohezija njegovih čestica nikada ne uspijeva definirati oblik. Dijele s tekućinama činjenicu da u potpunosti zauzimaju volumen spremnika koji ih sadrži; međutim, njima nedostaje površinska i površinska napetost.

Ako je koncentracija plinova visoka, njeni se "jezici" ili makroskopski oblici već mogu opisati golim okom. Oni će prije ili kasnije nestati zbog djelovanja vjetra ili pukog širenja plina. Stoga plinovi prekrivaju sve kutove ograničenog prostora koji potiču iz visoko homogenih sustava.

Sada teorija prikladno plinove smatra sferama koje se teško sudaraju sa sobom; ali kad to učine, elastično se odbiju.

Te su sfere široko odvojene jedna od druge, pa su plinovi praktički "puni" vakuuma; otuda njegova svestranost koja prolazi kroz najmanji prorez ili pukotinu, te lakoća da ih se značajno sabije.

Zbog toga, bez obzira koliko zatvorena pekarska instalacija, ako prošetate pokraj vrata sigurno je da ćete uživati ​​u aromi svježe pečenog kruha.

Tlak plina

Moglo bi se vjerovati da, budući da su sfere ili čestice plina toliko raspršene i razdvojene, nesposobne stvarati bilo kakav pritisak na tijela ili predmete. Međutim, atmosfera dokazuje da je takvo uvjerenje lažno: ima masu, težinu i sprječava da tekućine ispare ili vire iz niotkuda. Točke ključanja mjere se atmosferskim tlakom.

Tlaci plina mogu se izmjeriti ako su dostupni manometri ili ako su zatvoreni u spremnicima s ne-deformabilnim stijenkama. Dakle, više čestica plina unutar spremnika, veći je broj sudara između njih i njegovih zidova.

Ove čestice, kad se sudaraju sa zidovima, pritiskaju ih, jer na površini djeluju silu proporcionalnu njihovoj kinetičkoj energiji. Kao da su idealne bilijarske kuglice bačene u zid; ako ima mnogo koji ih udari velikom brzinom, čak bi se mogao i slomiti.

Jedinice

Postoje mnoge jedinice koje prate mjerenje tlaka plina. Neki od najpoznatijih su milimetri žive (mmHg), poput torr. Postoje oni iz međunarodnog sustava jedinica (SI) koji definiraju pascal (Pa) u smislu N / m ²; a od njega, kilo (kPa), mega (MPa) i giga (GPa) pascal.

Količina plina

Plin zauzima i širi se kroz volumen spremnika. Što je spremnik veći, to će biti i količina plina; ali će se i njegov pritisak i gustoća smanjiti za istu količinu čestica.

S druge strane, sam plin ima volumen koji ne ovisi toliko o njegovoj prirodi ili molekularnoj strukturi (u idealnom slučaju), već o tlaku i temperaturnim uvjetima koji vladaju nad njim; ovo je njegov molarni volumen.

U stvarnosti, molarni volumen varira od jednog do drugog plina, iako su varijacije male ako nisu velike i heterogene molekule. Na primjer, je molarni volumen amonijaka (NH ₃, 22,079 L / mol) pri 0 ° C i 1 atm, razlikuje od onog sa helija (on, 22,435 L / mol).

Svi plinovi imaju molarni volumen koji se mijenja u funkciji P i T, i bez obzira koliko su njihove čestice velike, njihov je broj uvijek isti. Otuda je, zapravo, izvedena po onome što je poznat Avogadrov broj (N _A).

Glavni zakoni o plinu

Ponašanje plinova proučavano je stoljećima kroz eksperimente, dubinska zapažanja i interpretaciju rezultata.

Takvi su pokusi omogućili uspostavljanje niza zakona koji zajedno u istoj jednadžbi (onoj idealnih plinova) pomažu u predviđanju reakcija plina na različite uvjete tlaka i temperature. Na taj način postoji odnos između njegovog volumena, temperature i tlaka, kao i broja njegovih molova u određenom sustavu.

Među tim zakonima su sljedeća četiri: Boyle, Charles, Gay-Lussac i Avogadro.

Boyleov zakon

Povećajte tlak smanjujući volumen spremnika. Izvor: Gabriel Bolívar

Boyleov zakon kaže da je pri konstantnoj temperaturi volumen idealnog plina obrnuto proporcionalan njegovom tlaku; to jest, što je spremnik veći, to je niži tlak koji će iskusiti njegovi zidovi od iste količine plina.

Charles Law

Kineski fenjeri ili baloni za želje. Izvor: Pxhere.

Charlesov zakon kaže da je pri konstantnom tlaku volumen idealnog plina izravno proporcionalan njegovoj temperaturi. Baloni pokazuju Charlesov zakon, jer ako se zagrijavaju, napuhavaju se malo više, dok su potopljeni u tekućem dušiku, oni se ispuštaju jer se volumen plina unutar njih smanjuje.

Gay-Lussac zakon

Gay-Lussac zakon kaže da je pri konstantnom volumenu tlak idealnog plina izravno proporcionalan njegovoj temperaturi. U dobro zatvorenom kotlu, ako se plin postupno zagrijava, svaki put će tlak u njemu biti veći, jer se zidovi kotla ne deformiraju i ne šire; odnosno njegov se volumen ne mijenja, postojan je.

Avogadrov zakon

Konačno, Avogadrov zakon kaže da je zapremina idealnog plina izravno proporcionalna broju njegovih čestica. Dakle, ako imamo jedan mol čestica (6,02 · 10 ²³), tada ćemo imati molarni volumen plina.

Vrste plinova

Zapaljivi plinovi

To su oni plinovi čiji sastavni dijelovi funkcioniraju kao goriva, jer se koriste za proizvodnju toplinske energije. Neki od njih su prirodni plin, tečni naftni plin i vodik.

Industrijski plinovi

Riječ je o proizvedenim plinovima, koji se prodaju na tržište javnosti za različite svrhe i primjene, poput zdravstvenog, prehrambenog, zaštitnog okoliša, metalurgije, kemijske industrije, sigurnosnog sektora. Neki od tih plinova između ostalog su kisik, dušik, helij, klor, vodik, ugljični monoksid, propan, metan, dušikov oksid.

Inertni plinovi

To su oni plinovi koji u određenim uvjetima temperature i tlaka ne stvaraju nikakve kemijske reakcije ili vrlo niske. To su neon, argon, helij, kripton i ksenon. Koriste se u kemijskim procesima u kojima su potrebni nereaktivni elementi.

Primjeri plinovitih elemenata i spojeva

Koji su plinoviti elementi periodne tablice u uvjetima Zemlje?

Prvo moramo vodika (H), koja tvori, H ₂ molekula. Slijedi Helium (He), najlakši plemeniti plin; a zatim dušik (N), kisik (O) i fluor (F). Ta zadnja tri tvoriti dvoatomski molekule: N ₂, O _2, i F ₂.

Nakon fluora dolazi neon (Ne), plemeniti plin koji slijedi helij. Niže fluorom imamo klor (Cl), u obliku Cl ₂ molekule.

Dalje imamo ostatak plemenitih plinova: argon (Ar), kripton (Kr), ksenon (Xe), radon (Rn) i oganeson (Og).

Stoga su ukupno dvanaest plinovitih elemenata; jedanaest ako izuzmemo visoko radioaktivni i nestabilni oganeneson.

Plinoviti spojevi

Pored plinovitih elemenata, bit će navedeni i neki uobičajeni plinoviti spojevi:

H ₂ S, sumporovodik, odgovoran za miris jaja pokvareni

-NH ₃, amonijak, ona oštar miris koji se opaža u korištenim sapunima

-CO ₂, ugljični dioksid, stakleničkih plinova

-NO ₂, dušični dioksid

-NO, dušični monoksid, plin za koji se vjerovalo da je vrlo toksičan, ali igra važnu ulogu u cirkulacijskom sustavu

-SO ₃, sumporni trioksid

C ₄ H ₁₀, butan

-HCl, klorovodik

-O ₃, ozon

-SF ₆, sumporni heksafluorid

Reference

1. Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
2. Svojstva plinova. Oporavak od: chemed.chem.purdue.edu
3. Wikipedia. (2019). Plin. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, dr. Sc. (05. prosinca 2018.). Gasovi - Opća svojstva plinova. Oporavilo od: misel.com
5. Harvard Men's Health Watch. (2019). Stanje plina. Oporavak od: zdravlje.harvard.edu
6. Elektronički uređaji za hlađenje. (1. rujna 1998.). Toplinska vodljivost plinova. Oporavilo od: electronics-cooling.com