Урок 10 Получить доступ за 50 баллов Понятие о газах

Основные газовые законы

Газообразная воздушная среда – непременное условие жизни человека, незаметное в повседневной жизни.

Именно поэтому к изучению газов наука обратилась совсем недавно.

Термин «газ» происходит от греческого слова «хаос» и отражает научное представление о структуре газа.

Первые газовые законы были открыты в начале XIX в.

В начале XIX в. французский физик и химик Жозеф Луи Гей-Люссак исследовал физико-химические свойства.

В результате он сформулировал закон кратных отношений: «при постоянной температуре и постоянном давлении объемы газов, вступающих в реакцию, относятся друг к другу и к объемам газообразных продуктов реакции как небольшие целые числа».

Поясню это на простых примерах.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Adipisci autem beatae consectetur corporis dolores ea, eius, esse id illo inventore iste mollitia nemo nesciunt nisi obcaecati optio similique tempore voluptate!

Adipisci alias assumenda consequatur cupiditate, ex id minima quam rem sint vitae? Animi dolores earum enim fugit magni nihil odit provident quaerat. Aliquid aspernatur eos esse magnam maiores necessitatibus, nulla?

Эта информация доступна зарегистрированным пользователям

В наше время это кажется очевидным, однако во времена Гей-Люссака простые вещества считались состоящими из единичных атомов, и, следовательно, по представлениям тех времён, после соединения водорода и хлора объем смеси должен был уменьшиться в два раза, хотя на деле он не изменяется.

Проблему решил итальянский химик Амедео Авогадро. На основании того, что молекулы газа находятся на далеком расстоянии друг от друга, он сделал вывод, что размер и сложность молекул газа не сказывается на занимаемом объеме.

Таким образом, в равных объемах разных газов содержится равное число молекул. Это было многократно подтверждено экспериментально и сейчас называется законом Авогадро.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Adipisci autem beatae consectetur corporis dolores ea, eius, esse id illo inventore iste mollitia nemo nesciunt nisi obcaecati optio similique tempore voluptate!

Adipisci alias assumenda consequatur cupiditate, ex id minima quam rem sint vitae? Animi dolores earum enim fugit magni nihil odit provident quaerat. Aliquid aspernatur eos esse magnam maiores necessitatibus, nulla?

Эта информация доступна зарегистрированным пользователям

Из закона Авогадро вытекает важное следствие – 1 моль любого газа при одинаковых условиях занимает один и тот же объем.

При нормальных условиях (температура 0 °С и давление 1 атмосфера) 1 моль абсолютно любого газа занимает объем 22,4 л, неважно водород это с молярной массой 1 г/моль или элегаз с молярной массой 146 г/моль.

Эта величина – 22,4 л – называется молярным объемом газа.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Adipisci autem beatae consectetur corporis dolores ea, eius, esse id illo inventore iste mollitia nemo nesciunt nisi obcaecati optio similique tempore voluptate!

Adipisci alias assumenda consequatur cupiditate, ex id minima quam rem sint vitae? Animi dolores earum enim fugit magni nihil odit provident quaerat. Aliquid aspernatur eos esse magnam maiores necessitatibus, nulla?

Эта информация доступна зарегистрированным пользователям

На основании этого закона становится ясно: в химической реакции, в которой участвуют газообразные вещества, коэффициенты перед веществами можно читать не только как моли, но и как их объёмы.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Adipisci autem beatae consectetur corporis dolores ea, eius, esse id illo inventore iste mollitia nemo nesciunt nisi obcaecati optio similique tempore voluptate!

Adipisci alias assumenda consequatur cupiditate, ex id minima quam rem sint vitae? Animi dolores earum enim fugit magni nihil odit provident quaerat. Aliquid aspernatur eos esse magnam maiores necessitatibus, nulla?

Эта информация доступна зарегистрированным пользователям

Воздух как смесь газов

Человечество живет на дне воздушного океана, масса которого составляет приблизительно 5,15 х 1015 тонн.

Работы по изучению свойств воздуха начались в XVII веке. В древности воздух считали простым веществом.

Впервые доказал, что воздух – смесь газов, шотландский химик Джозеф Блэк.

Изучением воздуха занимались многие учёные в разное время.

Вклад учёных в изучение воздуха

Учёный

Вклад в изучение воздуха

Год открытия

Роберт Бойль

Изучение физических свойств воздуха

1662

Джозэф Блэк

Доказательство, что воздух – смесь газов

1754

Карл Шееле

Открытие кислорода

1762

Антуан Лавуазье

Определение доли кислорода в воздухе

1774

Уильям Рамзай

Открытие инертных газов

1894

 

В настоящее время химический состав воздуха подробно изучен.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Adipisci autem beatae consectetur corporis dolores ea, eius, esse id illo inventore iste mollitia nemo nesciunt nisi obcaecati optio similique tempore voluptate!

Adipisci alias assumenda consequatur cupiditate, ex id minima quam rem sint vitae? Animi dolores earum enim fugit magni nihil odit provident quaerat. Aliquid aspernatur eos esse magnam maiores necessitatibus, nulla?

Эта информация доступна зарегистрированным пользователям

Содержание в воздухе азота, кислорода, инертных газов практически постоянно.

Содержание паров воды и углекислого газа может колебаться.

Если присмотреться внимательнее, то может показаться странным, что по отношению ко всем инертным газам (гелий, неон, аргон, криптон, ксенон) в воздухе аномально много аргона.

Так же, если посмотреть на ячейку аргона в периодической таблице Менделеева, можно заметить, что молярная масса аргона больше, чем следующего за ним калия.

Эти два факта связаны между собой. Дело в том, что из всего содержащегося в природе калия 0,0117  % имеет атомную массу 40.

Этот изотоп калия является радиоактивным. В результате радиоактивного распада образуется аргон с той же атомной массой – 40.

 

Переменным компонентом является наличие и количество пылевых частиц.

В 1 мл комнатного воздуха содержится до 300 миллионов пылинок.

Из природных факторов увеличению числа пыли способствуют извержения вулканов.

Однако это не сравнится с загрязнением воздуха в результате деятельности человека – выбросов промышленных предприятий, сжигания твердого топлива, взрывов при строительных работах, открытой разработке месторождений полезных ископаемых.

Для сравнения различных газов с воздухом по массе рассчитали его среднюю молярную массу.

Для такого расчёта нужно взять молярные массы каждого входящего в состав воздуха газа и умножить их на содержание этого газа в воздухе. Молярная масса воздуха приблизительно равна 29 г/моль.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Adipisci autem beatae consectetur corporis dolores ea, eius, esse id illo inventore iste mollitia nemo nesciunt nisi obcaecati optio similique tempore voluptate!

Adipisci alias assumenda consequatur cupiditate, ex id minima quam rem sint vitae? Animi dolores earum enim fugit magni nihil odit provident quaerat. Aliquid aspernatur eos esse magnam maiores necessitatibus, nulla?

Эта информация доступна зарегистрированным пользователям

Газы в технике и в быту

С газообразными веществами мы сталкиваемся постоянно: они очень широко применяются в технике и в быту.

В основе применения газов лежат их свойства: как общие (способность изменять форму и объём), так и специфические конкретных веществ (горючесть или инертность, легкость, действие на организм человека).

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Adipisci autem beatae consectetur corporis dolores ea, eius, esse id illo inventore iste mollitia nemo nesciunt nisi obcaecati optio similique tempore voluptate!

Adipisci alias assumenda consequatur cupiditate, ex id minima quam rem sint vitae? Animi dolores earum enim fugit magni nihil odit provident quaerat. Aliquid aspernatur eos esse magnam maiores necessitatibus, nulla?

Эта информация доступна зарегистрированным пользователям

Например, в качестве рабочего тела в двигателях используют только газообразные вещества именно из-за их способности изменять форму и объём.

Газ в рабочем объеме двигателя сжимают, после чего он стремится увеличить объем до первоначального состояния, совершая при этом работу. Использование жидкости в подобных условиях вызовет лишь незначительное изменение объема.

В качестве топлива для двигателей используют в основном пропан.

Отдельно стоит указать инертные газы – простые вещества VIII группы периодической системы химических элементов Менделеева: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон.

Области их применения связаны с их инертностью – неспособностью вступать в химические реакции.

Эти газы применяют в основном в газоразрядных трубках из-за их способности светиться при приложении к ним электрического напряжения.

Таким образом, аргон широко используют при сварке металлов.

Каждый газ при этом светится своим цветом.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Adipisci autem beatae consectetur corporis dolores ea, eius, esse id illo inventore iste mollitia nemo nesciunt nisi obcaecati optio similique tempore voluptate!

Adipisci alias assumenda consequatur cupiditate, ex id minima quam rem sint vitae? Animi dolores earum enim fugit magni nihil odit provident quaerat. Aliquid aspernatur eos esse magnam maiores necessitatibus, nulla?

Эта информация доступна зарегистрированным пользователям

Гелий (He) как самый легкий инертный газ обладает уникальными свойствами:

  • предельно низкая температура кипения
  • очень низкая вязкость

 

Эти свойства послужили причиной для очень обширного применения гелия в технике.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit. Adipisci autem beatae consectetur corporis dolores ea, eius, esse id illo inventore iste mollitia nemo nesciunt nisi obcaecati optio similique tempore voluptate!

Adipisci alias assumenda consequatur cupiditate, ex id minima quam rem sint vitae? Animi dolores earum enim fugit magni nihil odit provident quaerat. Aliquid aspernatur eos esse magnam maiores necessitatibus, nulla?

Эта информация доступна зарегистрированным пользователям

В бесплатной версии урока недоступны:

  • Видео
  • Изображения
  • Дополнительная информация
  • Таблицы
  • Тесты
Получить доступ