تعريف الغازات

الغاز يُعرَّف الغاز بأنه حالة مادة تتكون من جسيمات ليس لها حجم محدد ، ولا شكل محدد، إنها إحدى الحالات الأساسية الأربع للمادة ، جنبًا إلى جنب مع المواد الصلبة والسوائل والبلازما ، في ظل الظروف العادية، تكون حالة الغاز بين الحالة السائلة والبلازما ، قد يتكون الغاز من ذرات عنصر واحد (على سبيل المثال ، H 2 ، Ar) أو من مركبات (على سبيل المثال، HCl CO 2 ) ، أو مخاليط (مثل الهواء والغاز الطبيعي) .[1]

سبب انعدام قوى التجاذب والتنافر بين جزيئات الغاز

النظرية الحركية الجزيئية هي نظرية تشرح حالات المادة وتستند إلى فكرة أن المادة تتكون من جسيمات صغيرة تتحرك دائمًا ، تساعد النظرية في تفسير الخصائص التي يمكن ملاحظتها ، وسلوكيات المواد الصلبة ، والسوائل والغازات ، ومع ذلك ، يمكن فهم النظرية بسهولة لأنها تنطبق على الغازات وسنبدأ دراستنا التفصيلية مع الغازات ، تنطبق النظرية تحديدًا على نموذج غاز يسمى الغاز المثالي ، الغاز المثالي هو غاز وهمي يتناسب سلوكه تمامًا مع جميع افتراضات النظرية الحركية الجزيئية ، في الواقع، الغازات ليست مثالية ، لكنها قريبة جدًا من أن تكون كذلك في معظم الظروف اليومية .

النظرية الحركية الجزيئية ، كما تنطبق على الغازات لها خمسة افتراضات أساسية .
تتكون الغازات من أعداد كبيرة جدًا من الجزيئات الكروية الصغيرة المتباعدة عن بعضها البعض مقارنة بحجمها ، قد تكون جزيئات الغاز إما ذرات أو جزيئات، المسافة بين جزيئات الغاز أكبر بكثير من المسافات بين جسيمات السائل أو المادة الصلبة ، لذلك فإن معظم حجم الغاز يتكون من مساحة فارغة بين الجسيمات في الواقع يعتبر حجم الجسيمات نفسها ضئيلًا مقارنة بحجم المساحة الفارغة .
جزيئات الغاز في حركة سريعة ثابتة في اتجاهات عشوائية ، تمنحها الحركة السريعة لجزيئات الغاز كمية كبيرة نسبيًا من الطاقة الحركية ، تذكر أن الطاقة الحركية هي الطاقة التي يمتلكها الجسم بسبب حركته ، تتحرك جزيئات الغاز في حركة خط مستقيم حتى تصطدم بجسيم آخر ، أو مع أحد جدران الحاوية .
يعتبر التصادم بين جزيئات الغاز ، وبين الجزيئات وجدران الحاوية تصادمات مرنة ، التصادم المرن هو التصادم الذي لا يوجد فيه خسارة كلية للطاقة الحركية، يمكن نقل الطاقة الحركية من جسيم إلى آخر أثناء الاصطدام المرن ، ولكن لا يوجد تغيير في الطاقة الكلية للجسيمات المتصادمة .
لا توجد قوى جذب أو تنافر بين جزيئات الغاز ، قوى الجاذبية هي المسؤولة عن تكاثف جزيئات الغاز الحقيقي معًا لتكوين سائل ، من المفترض أن جزيئات الغاز المثالي ليس لها مثل

قوى التجاذب بين الجزيئات

، حركة كل جسيم مستقلة تمامًا عن حركة جميع الجسيمات الأخرى.
متوسط الطاقة الحركية لجزيئات الغاز يعتمد على درجة حرارة الغاز ، مع زيادة درجة حرارة عينة من الغاز ، تزداد سرعات الجزيئات ، ينتج عن هذا زيادة في الطاقة الحركية للجسيمات ، ليست كل جزيئات الغاز في العينة لها نفس السرعة ، وبالتالي لا تمتلك نفس الطاقة الحركية ، تتناسب درجة حرارة الغاز مع متوسط الطاقة الحركية لجزيئات الغاز .[1]

إنحراف الجزيئات عن سلوك الغاز المثالي

يشيع استخدام قانون الغاز المثالي لنمذجة سلوك تفاعلات الطور الغازي ، من المفترض أن تتكون الغازات المثالية من كتل نقطية تقتصر تفاعلاتها على التصادمات المرنة تمامًا ، بمعنى آخر ، يعتبر حجم جزيئات الغاز ضئيلًا مقارنة بالحجم الإجمالي للحاوية .

هناك حالتان بارزتان ينحرف فيهما سلوك الغازات الحقيقية عن هذا النموذج :

عند الضغوط العالية ، حيث لا يقترب الحجم الذي تشغله جزيئات الغاز من الصفر .
في درجات حرارة منخفضة حيث تصبح مساهمة القوى بين الجزيئات كبيرة .[2]

الحجم المستبعد معادلة فان دير فال

في الواقع، تشغل جزيئات الغاز الحقيقي حجمًا محدودًا يمكن قياسه ، عند الضغط العالي، يحدث الانحراف عن السلوك المثالي (

قوى التشتت وقوى ثنائية القطب

) ، لأن الحجم المحدود الذي تشغله جزيئات الغاز كبير مقارنة بالحجم الكلي للحاوية، تعدل معادلة ، فان دير فال قانون الغاز المثالي لتصحيح هذا الحجم المستبعد . [2]

تأثير القوى بين الجزيئات

عند الضغط العالي ودرجات الحرارة المنخفضة ، يمكن أن تتسبب القوى الجزيئية بين جزيئات الغاز في انحراف كبير عن السلوك المثالي . [2]

خصائص الغازات

تنفصل الجزيئات الموجودة في الغاز بشكل كبير عن بعضها البعض ، في درجات الحرارة المنخفضة والضغط العادي ، فإنها تشبه ” الغاز المثالي ” حيث يكون التفاعل بين الجزيئات ضئيلًا ، ويكون التصادم بينهما مرنًا تمامًا ، عند الضغط العالي ، يكون للروابط الجزيئية بين جزيئات الغاز تأثير أكبر على الخصائص، بسبب المسافة بين الذرات أو الجزيئات ، فإن معظم الغازات شفافة ، القليل منها ذو ألوان باهتة، مثل الكلور والفلور ، لا تميل الغازات إلى التفاعل بقدر ما تتفاعل حالات أخرى مع المجالات الكهربائية والجاذبية ، بالمقارنة مع السوائل والمواد الصلبة ، فإن الغازات لها لزوجة منخفضة ، وكثافة منخفضة . [3]

الغاز مقابل البلازما

قد يحتوي الغاز على ذرات أو جزيئات مشحونة كهربائيًا تسمى أيونات ، في الواقع، من الشائع أن تحتوي مناطق الغاز على مناطق مشحونة عشوائية عابرة بسبب قوى فان دير فال ، الأيونات ذات الشحنة المتشابهة تتنافر ، بينما تجذب الأيونات ذات الشحنة المعاكسة بعضها البعض ، إذا كان السائل يتكون بالكامل من جسيمات مشحونة ، أو إذا كانت الجسيمات مشحونة بشكل دائم ، فإن حالة المادة هي بلازما وليست غازًا . [3]

أمثلة على الغازات

يعتمد كون المادة غازًا أم لا على درجة حرارته وضغطه ، تتضمن

ا

نواع الغازات

، عند درجة الحرارة والضغط القياسيين ما يلي :

الهواء (خليط من الغازات)
الكلور في غرفة درجة الحرارة و الضغط
الأوزون
الأكسجين
هيدروجين
بخار الماء أو البخار
قائمة الغازات الأولية

هناك 11 غازًا عنصريًا (12 إذا عدت الأوزون) ، خمسة جزيئات متجانسة النواة، بينما ستة أحادي الذرة :

H 2 – الهيدروجين
N 2 – نيتروجين
O 2 – الأكسجين (زائد O 3 هو الأوزون)
F 2 – الفلور
الكلور 2 – الكلور
هو – الهيليوم
نيون
أرغون
كر – كريبتون
XE – زينون
آكانيوز – الرادون

باستثناء الهيدروجين الموجود في أعلى الجانب الأيسر من الجدول الدوري ، وتوجد الغازات الأولية في الجانب الأيمن من الجدول ، ويمكن عمل

بحث عن قوى التجاذب

لمعرفة الكثير عن التجاذبء . [3]