Газоподібні речовини – хімія

Більшість речовин, залежно від умов, можуть перебувати в одному з трьох фазових, або агрегатних, станів:

  • газоподібному;
  • рідкому;
  • твердому.

Наприклад, вода зустрічається в трьох агрегатних станах:

  • рідка;
  • тверда (лід);
  • газоподібна (водяна пара).

У газовій фазі відстань між атомами або молекулами у багато разів перевищує розміри самих частинок. При атмосферному тиску обсяг судини в сотні тисяч разів більше власної обсягу молекул газу, тому для газів виконується закон Авогадро:

Закон Авогадро

З цього закону випливає важливий наслідок: 1 моль будь-якого газу при нормальних умовах (760 мм рт. Ст. І 0°С) займає обсяг 22,4 л. Цей обсяг, як ви знаєте, називають молярним об’ємом газів (VM = 22,4 л / моль).

Слабкі сили притягання молекул газу не можуть утримати їх один біля одного, тому гази не мають власної форми та об’єму, а займають весь обсяг посудини, в якому знаходяться.

Гази легко стискаються. При цьому змінюється міжмолекулярна відстань. Завдяки великій відстані між молекулами будь гази змішуються один з одним в будь-яких співвідношеннях. Найважливішими природними сумішами газів є повітря і природний газ.

Склад повітря в даний час відносно постійний, він складався мільйони років завдяки фотосинтезу, здійснюваному рослинами. Історію виникнення та розвитку атмосфери Землі можна представити у вигляді схеми.

На відміну від повітря, складу іншої суміші, що сформувалася в надрах Землі, – природного газу залежить від родовища. Проте основу його складають граничні вуглеводні: метан і його гомологи

  • етан;
  • пропан;
  • бутан.

Мудра природа розмістила ці газові суміші на планеті щодо ізольовано один від одного. Якщо ж станеться їх перемішування, це може закінчитися катастрофою, що нерідко відбувається при недотриманні правил техніки безпеки в шахтах, рудниках, місцях нафто- і газовидобутку, та й просто в побутових умовах. Тому при відчутті найменшого запаху «газу» необхідно провітрити приміщення, не вмикати електроприлади, уникати будь-якого вогню і негайно звернутися в газову службу.

Природний газ – це не тільки дешеве, екологічно чисте, енергетично та економічно вигідне паливо, але також і цінна хімічна сировина.

Один з продуктів переробки природного газу – це водень.

Водень Н2 – найлегший газ. Його використовують для виробництва аміаку, хлороводню, отримання маргарину, водневої різання і зварювання металів, в якості палива для двигунів космічних кораблів. Водень – це перспективний екологічно чисте автомобільне паливо.

Так як водень найлегший з газів, його збирають в перевернутий догори дном судину. Визначають чистоту водню по характерному звуку вибуху його невеликої кількості. Цей ефект може бути різним: глухий хлопок, якщо в посудині знаходився чистий водень, і характерний «гавкаючий» звук, якщо водень містив домішка повітря.

Суміш двох об’ємів водню та одного об’єму кисню називають гримучим газом, так як вона при підпалюванні вибухає.

Кисень O2, як ви вже знаєте, становить 21% атмосфери. Крім кисню, у верхніх шарах атмосфери міститься аллотропна видозміна кисню – озон O3. Атмосферний озон інтенсивно поглинає ультрафіолетові промені. Таким чином, озоновий шар захищає життя на Землі від їх згубного впливу.

Разом з тим атмосфера пропускає інфрачервоне випромінювання Сонця.

Атмосфера, завдяки вмісту в ній озону, вуглекислого газу та водяної пари, малопроникна для інфрачервоного випромінювання Землі. Якби ці гази не містилися в атмосфері, Земля перетворилася б на неживий куля, середня температура на поверхні якого була б -23°С, у той час як фактично вона дорівнює +14,8°С.

Склад атмосфери може змінюватися в результаті антропогенного (викликаного діяльністю людини на природу) забруднення. Наприклад, оксиди сірки та азоту утворюють в атмосфері азотну і сірчану кислоти, що випадають у вигляді кислотних дощів і викликають загибель рослин і тварин. Вони завдають великої шкоди архітектурним пам’яткам, руйнують металеві дахи та конструкції – мости і опори.

Штучне забруднення довкілля надає непряме вплив на атмосферу, змінюючи її властивості.

Так, в результаті зростаючого спалювання палива і зменшення площ, зайнятих рослинністю, темпи фотосинтетичного відновлення кисню з вуглекислого газу в даний час зменшилася на 30% за останні 10 тис. років. Щорічна спад кисню становить 31620000000 т. Якщо врахувати, що в атмосфері міститься 1200 трлн т кисню, то його кількість в атмосфері за рік зменшується на 0,0025%. Здавалося б, це небагато, але, очевидно, може постати питання про введення обмежень на споживання кисню.

Накопичення вуглекислого газу та інших речовин в атмосфері – причина парникового ефекту.

Розглянемо це явище. Максимальна концентрація озону в атмосфері спостерігається на висоті 20-25 км. Відомо, що озон поглинає ультрафіолетові промені.

При цьому він сильно розігрівається і перешкоджає втраті тепла нижніми шарами атмосфери. Крім цього, озон, як і вуглекислий газ, поглинає інфрачервоне випромінювання Землі. Отже, озон не тільки рятує все живе на Землі від ультрафіолетових променів, але разом з вуглекислим газом відіграє важливу роль у тепловому балансі атмосфери Землі.

Парниковий ефект призводить до глобального потепління клімату. Щоб зрозуміти, як воно виникає, згадайте, як нагрівається автомобіль зсередини, коли він стоїть з закритими вікнами на сонці. Сонячне світло проникає через скло і поглинається сидіннями та іншими предметами салону. При цьому світлова енергія перетворюється на теплову, яку предмети відображають у вигляді інфрачервоного випромінювання. На відміну від світла, воно майже не проникає крізь скла назовні, тобто залишається всередині автомобіля. За рахунок цього підвищується температура.

Те ж саме відбувається і в парнику, від чого і стався термін «парниковий ефект».

Атмосфера – це не тільки середовище, в якому ми живемо. Повітря атмосфери служить основним джерелом отримання кисню в промисловості. Області застосування кисню можна охарактеризувати двома словами: дихання і горіння.

Посилання на основну публікацію