Різниця між газоподібним станом речовини та твердим або рідким

Одним із агрегатних станів, властивих речовин, є газоподібний. Воно має свої ознаки, і далі йтиметься про те, чим відрізняється газоподібний стан речовини від твердого і рідкого.

Твердий і рідкий стан

Перед тим, як перейти безпосередньо до газів, розглянемо, чим характеризуються інші агрегатні стани.

Тверде

В цьому випадку частинки речовини максимально зближені. Їх характерні коливальні руху, але з поступальні, оскільки сили тяжіння у своїй компенсуються силами відштовхування. Кожна з частинок у твердому тілі має певне місце у просторі, і спостерігається їх упорядкованість на необмеженій відстані (далекий порядок). Все це обумовлює наявність у твердих тіл форми та об'єму, а також вкрай малу стисливість.

Рідке

Такий стан характеризується деякою взаємною віддаленістю молекул. Сили їх тяжіння зменшуються, має місце поступальний рух частинок, що відрізняється хаотичність. Упорядкованість частинок присутня лише з малих відстанях (ближній порядок). Це проявляється в таких властивостях рідин, як менша, ніж у твердих тіл, щільність та відсутність власної форми (вона залежить від форми наданої ємності). Однак рідини мають об'єм, що практично не залежить від тиску.

Порівняння

Тепер перейдемо до основного питання та розглянемо відмінність газоподібного стану речовини від твердого та рідкого.

Якщо інших станів характерна певна впорядкованість частинок, то газоподібному властиво їх незалежне друг від друга розташування і відсутність далекого чи ближнього порядку. Відстань між молекулами, що утворюють газ, найбільша порівняно з твердими та рідкими тілами. Вони пересуваються максимально хаотично, незначно взаємодіючи. Таке розташування частинок забезпечує невелику щільність газів та відсутність у них своєї форми.

Ще однією ознакою, що вказує на те, в чому різниця між газоподібним станом речовини і твердим або рідким, є здатність газів заповнювати всі наявні простір. Фіксованого обсягу гази не мають. Ця характеристика змінюється за зміни тиску. Газам властива висока стисливість.

Таблиця

Характеристика газоподібного стану речовини

Газ є сукупністю незалежно рухомих частинок речовини, середні відстані між якими значно перевищують розміри (діаметри) самих частинок.Як найбільш відомі газоподібні за звичайних умов речовини можна назвати кисень, азот, вуглекислий газ, хлор, аміак, метан, гелій. Структурними одиницями всіх газів, крім шести шляхетних газів, є молекули. Шляхетні гази гелій, неон, аргон та інші елементи групи VIПА складаються з атомів переважають у всіх агрегатних станах. При достатньому підвищенні температури двоатомні молекули простих речовин починають розпадатися на атоми, внаслідок чого газова фаза стає сумішшю атомів та молекул. Вандерваальсові сили тяжіння молекул газів зневажливо малі, оскільки це сили, що діють малому відстані, а газах середні відстані в 7—10 разів перевищують (при звичайному тиску) розміри молекул. Наслідком цього є те, що обсяг газової фази перевищує власний обсяг частинок газу приблизно 1500 і більше разів. Тому гази стискаються та розширюються пропорційно до зміни тиску. Газ не має власного обсягу та форми і рівномірно заповнює весь наданий йому обсяг посудини або необмежено розширюється, а також проникає в обсяг, зайнятий іншими газами. Тому гази характеризуються необмеженою змішуваністю між собою. Земна поверхня і все, що на ній знаходиться, постійно оповиті газовою сумішшю.

Для роботи з чистими газами та сумішами контрольованого складу потрібна спеціальна замкнута апаратура, що складається з ємностей, трубок, кранів, манометрів. Суміші газів за деякими ознаками відповідають поняттю розчинОднак у хімії немає єдиної точки зору, чи слід вважати ці суміші розчинами.Головна причина сумнівів у тому, що у рідких розчинах є взаємодія між частинками розчинника і розчинених речовин, а газах взаємодія між частинками практично відсутня. Особливі властивості, властиві газоподібному стану речовини, потрібно постійно враховувати у практичній діяльності. Отруйні гази (хлор, аміак, метан, сірководень, фосген) та леткі рідини (ціаністий водень HCN, сірковуглець CS₂, бром) виявляються найбільш небезпечними серед токсичних речовин, оскільки можуть потрапляти в організм людини через легені випадково, при мимовільному контакті з речовиною, примішаною до повітря. Присутність у повітрі деяких газових домішок виявляється запахом (хлор, аміак). Але зазвичай доводиться здійснювати спеціальний контроль чистоти повітря на заводах, лабораторіях, містах і т.д. При швидкому утворенні газів у хімічних реакціях, а також при сильному підвищенні температури відбувається різке зростання тиску, що іноді призводить до вибухів. Це вимагає великої обережності при роботі з газами та летючими рідинами. Витік пального газу метану в будинках, скупчення метану у вибоях шахт призводять до утворення вибухових сумішей із повітрям. Такі самі вибухові суміші утворюють і пари бензину. Незнання цих властивостей, а іноді просто безтурботність призводять до тяжких наслідків — загибелі людей, травм, опіків, руйнування будівель. Проте добре відомо, що гази є необхідними та корисними речовинами. Вони незамінні як робоче тіло в двигунах (автомобілі, турбіни, ракети). Потоки стиснутого газу використовуються для розпилення рідин (аерозольні балончики), очищення поверхонь, охолодження. Оболонки, заповнені легкими газами, використовуються для повітроплавання. Дослідження газів відіграли значної ролі у розвитку атомно-молекулярного вчення. Існування молекул простих речовин - 0₂, N₂, Н₂ — було встановлено саме тому, що ці речовини газоподібні.