Anda mandi air panas untuk waktu yang lama, cermin kamar mandi tertutup uap. Anda meninggalkan sepanci air di jendela, dan kemudian Anda menemukan bahwa air telah mendidih dan panci itu terbakar. Anda mungkin berpikir bahwa air suka berubah dari gas menjadi cair, lalu dari cair menjadi gas. Tapi kapan itu terjadi?
Dalam ruang berventilasi, air secara bertahap menguap pada suhu berapa pun. Tapi itu hanya mendidih dalam kondisi tertentu. Titik didih tergantung pada tekanan di atas cairan. Pada tekanan atmosfer normal, titik didih akan menjadi 100 derajat. Dengan ketinggian, tekanan akan berkurang dengan cara yang sama seperti titik didih. Di puncak Mont Blanc, suhunya akan mencapai 85 derajat, dan tidak ada cara untuk membuat teh yang enak! Tetapi dalam panci bertekanan tinggi, ketika peluit ditiup, suhu air sudah 130 derajat, dan tekanannya 4 kali lebih tinggi dari tekanan atmosfer. Pada suhu ini, makanan lebih cepat matang dan rasa tidak hilang dengan pria karena katupnya tertutup.
Perubahan keadaan agregasi suatu zat dengan perubahan suhu.
Cairan apa pun dapat berubah menjadi gas jika dipanaskan cukup, dan gas apa pun menjadi cair jika didinginkan. Oleh karena itu, butana, yang digunakan dalam kompor gas dan di dalam negeri, disimpan dalam tabung tertutup. Itu cair dan di bawah tekanan, seperti dalam panci bertekanan tinggi. Dan di udara terbuka pada suhu di bawah 0 derajat, metana mendidih dan menguap dengan sangat cepat. Metana yang dicairkan disimpan dalam tangki – tangki raksasa. Pada tekanan atmosfer normal, metana mendidih pada suhu 160 derajat di bawah nol. Untuk mencegah gas keluar selama transportasi, tangki disentuh dengan hati-hati seperti termos.
Perubahan keadaan agregasi suatu zat dengan perubahan tekanan.
Antara zat cair dan gas ada ketergantungan pada suhu dan tekanan. Karena materi dalam keadaan cair lebih jenuh daripada dalam keadaan gas, orang mungkin berpikir bahwa jika tekanannya diperbesar, gas akan segera berubah menjadi cair. Tapi tidak. Namun, jika Anda mulai mengompresi udara dengan pompa sepeda, Anda akan mendapati bahwa itu memanas. Ini mengumpulkan energi yang Anda transfer ke sana dengan menekan piston. Gas dapat diubah menjadi cairan dengan kompresi hanya jika didinginkan secara bersamaan. Sebaliknya, cairan membutuhkan panas untuk berubah menjadi gas. Itulah sebabnya alkohol atau eter yang menguap menghilangkan panas dari tubuh kita, menciptakan rasa dingin di kulit. Penguapan air laut di bawah pengaruh angin mendinginkan permukaan air, dan keringat mendinginkan tubuh.
sistem fase tunggal yang terdiri dari dua atau lebih komponen. Menurut keadaan agregasinya, larutan dapat berupa padat, cair, atau gas. Jadi, udara adalah larutan gas, campuran gas yang homogen; Vodka- larutan cair, campuran beberapa zat yang membentuk satu fase cair; air laut- larutan cair, campuran zat padat (garam) dan zat cair (air) membentuk satu fasa cair; kuningan- larutan padat, campuran dua padatan (tembaga dan seng) membentuk satu fase padat. Campuran bensin dan air bukanlah solusi, karena cairan ini tidak larut satu sama lain, tetap dalam bentuk dua fase cair dengan antarmuka. Komponen larutan mempertahankan sifat uniknya dan tidak terlibat dalam reaksi kimia satu sama lain dengan pembentukan senyawa baru. Jadi, ketika mencampur dua volume hidrogen dengan satu volume oksigen, larutan gas diperoleh. Jika campuran gas ini dinyalakan, maka akan terbentuk zat baru- air, yang dengan sendirinya bukanlah solusi. Komponen yang ada dalam larutan dalam jumlah yang lebih besar disebut pelarut, komponen yang tersisa- zat terlarut.Namun, terkadang sulit untuk menarik garis antara pencampuran fisik zat dan interaksi kimianya. Misalnya, ketika mencampur gas hidrogen klorida HCl dengan air
H2O Terbentuk ion H 3 O + dan Cl - . Mereka menarik molekul air tetangga untuk diri mereka sendiri, membentuk hidrat. Jadi, komponen awal - HCl dan H 2 O - mengalami perubahan signifikan setelah pencampuran. Namun demikian, ionisasi dan hidrasi (dalam kasus umum, solvasi) dianggap sebagai proses fisik yang terjadi selama pembentukan larutan.Salah satu jenis campuran terpenting yang mewakili fase homogen adalah larutan koloid: gel, sol, emulsi, dan aerosol. Ukuran partikel dalam larutan koloid adalah 1-1000 nm, dalam larutan sejati
~ 0,1 nm (berdasarkan urutan ukuran molekul).Konsep dasar. Dua zat yang larut satu sama lain dalam proporsi berapa pun dengan pembentukan larutan sejati disebut sepenuhnya larut bersama. Zat-zat tersebut semuanya gas, banyak cairan (misalnya, etil alkohol- air, gliserin - air, benzena - bensin), beberapa padatan (misalnya, perak - emas). Untuk mendapatkan larutan padat, pertama-tama bahan awal harus dilebur, kemudian dicampur dan dibiarkan memadat. Dengan kelarutan timbal balik yang lengkap, satu fase padat terbentuk; jika kelarutannya parsial, maka kristal kecil dari salah satu komponen awal tetap berada dalam padatan yang dihasilkan.Jika dua komponen membentuk satu fase ketika dicampur hanya dalam proporsi tertentu, dan dalam kasus lain terjadi dua fase, maka mereka disebut saling larut sebagian. Seperti, misalnya, adalah air dan benzena: larutan sejati diperoleh dari mereka hanya dengan menambahkan sejumlah kecil air ke volume besar benzena, atau sejumlah kecil benzena ke volume besar air. Jika Anda mencampur air dan benzena dalam jumlah yang sama, maka sistem cair dua fase terbentuk. Lapisan bawahnya adalah air dengan sedikit benzena, dan lapisan atasnya
- benzena dengan sedikit air. Ada juga zat yang tidak saling larut sama sekali, misalnya air dan merkuri. Jika dua zat hanya sebagian saling larut, maka pada suhu dan tekanan tertentu, ada batas jumlah satu zat yang dapat membentuk larutan sejati dengan yang lain dalam kondisi kesetimbangan. Suatu larutan dengan konsentrasi terbatas zat terlarut disebut jenuh. Anda juga dapat menyiapkan apa yang disebut larutan lewat jenuh, di mana konsentrasi zat terlarut bahkan lebih besar daripada yang jenuh. Namun, larutan lewat jenuh tidak stabil, dan dengan sedikit perubahan kondisi, seperti pengadukan, partikel debu, atau penambahan kristal zat terlarut, kelebihan zat terlarut mengendap.Setiap cairan mulai mendidih pada suhu di mana tekanan uap jenuhnya mencapai nilai tekanan eksternal. Misalnya, air di bawah tekanan 101,3 kPa mendidih pada 100
° C karena pada suhu ini tekanan uap air tepat 101,3 kPa. Namun, jika beberapa zat yang tidak mudah menguap dilarutkan dalam air, maka tekanan uapnya akan berkurang. Untuk membawa tekanan uap larutan yang dihasilkan menjadi 101,3 kPa, Anda perlu memanaskan larutan di atas 100° C. Oleh karena itu, titik didih larutan selalu lebih tinggi daripada titik didih pelarut murni. Penurunan titik beku larutan dijelaskan dengan cara yang sama.Hukum Raoult. Pada tahun 1887, fisikawan Prancis F. Raul, mempelajari larutan dari berbagai cairan dan padatan yang tidak mudah menguap, menetapkan hukum yang menghubungkan penurunan tekanan uap di atas larutan encer non-elektrolit dengan konsentrasi: penurunan relatif tekanan uap jenuh pelarut terhadap larutan sama dengan fraksi mol zat terlarut. Ini mengikuti dari hukum Raoult bahwa kenaikan titik didih atau penurunan titik beku larutan encer dibandingkan dengan pelarut murni sebanding dengan konsentrasi molar (atau fraksi mol) zat terlarut dan dapat digunakan untuk menentukan molekulnya. bobot.Solusi yang perilakunya mematuhi hukum Raoult disebut ideal. Yang paling dekat dengan solusi ideal adalah gas dan cairan non-polar (molekul yang tidak mengubah orientasi dalam medan listrik). Dalam hal ini, panas pelarutan adalah nol, dan sifat-sifat larutan dapat diprediksi secara langsung, dengan mengetahui sifat-sifat komponen awal dan proporsi pencampurannya. Untuk solusi nyata, prediksi seperti itu tidak dapat dibuat. Selama pembentukan larutan nyata, panas biasanya dilepaskan atau diserap. Proses dengan pelepasan panas disebut eksoterm, dan proses dengan penyerapan disebut endoterm.
Karakteristik larutan yang terutama bergantung pada konsentrasinya (jumlah molekul zat terlarut per satuan volume atau massa pelarut), dan bukan pada sifat zat terlarut, disebut
koligatif . Misalnya, titik didih air murni pada tekanan atmosfer normal adalah 100° C, dan titik didih larutan yang mengandung 1 mol zat terlarut (tidak terdisosiasi) dalam 1000 g air sudah 100,52° C terlepas dari sifat zat ini. Jika zat berdisosiasi, membentuk ion, maka titik didih meningkat sebanding dengan pertumbuhan jumlah total partikel zat terlarut, yang, karena disosiasi, melebihi jumlah molekul zat yang ditambahkan ke larutan. Besaran koligatif penting lainnya adalah titik beku larutan, tekanan osmotik dan tekanan uap parsial pelarut.Konsentrasi larutan adalah nilai yang mencerminkan perbandingan antara zat terlarut dan pelarut. Konsep kualitatif seperti "diencerkan" dan "konsentrat" hanya mengatakan bahwa larutan mengandung sedikit atau banyak zat terlarut. Untuk mengukur konsentrasi larutan, persentase (massa atau volume) sering digunakan, dan dalam literatur ilmiah - jumlah mol atau setara kimia (cm . BERAT EKUIVALEN)zat terlarut per satuan massa atau volume pelarut atau larutan. Unit konsentrasi harus selalu ditentukan secara akurat untuk menghindari kebingungan. Perhatikan contoh berikut. Suatu larutan yang terdiri dari 90 g air (volumenya adalah 90 ml, karena massa jenis air adalah 1 g / ml) dan 10 g etil alkohol (volumenya adalah 12,6 ml, karena massa jenis alkohol adalah 0,794 g / ml) , memiliki massa 100 g , tetapi volume larutan ini adalah 101,6 ml (dan akan sama dengan 102,6 ml jika, ketika mencampur air dan alkohol, volumenya hanya ditambahkan). Persentase konsentrasi larutan dapat dihitung dengan berbagai cara: atau
Satuan yang paling umum adalah molaritas, tetapi beberapa ambiguitas harus diperhitungkan saat menghitungnya. Misalnya, untuk mendapatkan larutan 1M dari zat tertentu, berat eksaknya sama dengan mol. massa dalam gram, dan membawa volume larutan menjadi 1 liter. Jumlah air yang dibutuhkan untuk menyiapkan larutan ini mungkin sedikit berbeda tergantung pada suhu dan tekanan. Oleh karena itu, dua larutan satu molar yang dibuat dalam kondisi yang berbeda sebenarnya tidak memiliki konsentrasi yang sama persis. Molalitas dihitung dari massa tertentu pelarut (1000 g), yang tidak tergantung pada suhu dan tekanan. Dalam praktik laboratorium, jauh lebih mudah untuk mengukur volume cairan tertentu (ada buret, pipet, labu volumetrik untuk ini) daripada menimbangnya, oleh karena itu, dalam literatur ilmiah, konsentrasi sering dinyatakan dalam mol, dan molalitas biasanya hanya digunakan untuk pengukuran yang sangat akurat.
Normalitas digunakan untuk menyederhanakan perhitungan. Seperti yang telah kami katakan, zat berinteraksi satu sama lain dalam jumlah yang sesuai dengan ekuivalennya. Setelah menyiapkan larutan dari zat yang berbeda dengan normalitas yang sama dan mengambil volume yang sama, kita dapat yakin bahwa mereka mengandung jumlah ekuivalen yang sama.
Dimana sulit (atau tidak perlu) untuk membedakan antara pelarut dan zat terlarut, konsentrasi diukur dalam fraksi mol. Fraksi mol, seperti molalitas, tidak bergantung pada suhu dan tekanan.
Mengetahui kerapatan zat terlarut dan larutan, seseorang dapat mengubah satu konsentrasi ke konsentrasi lain: molaritas ke molalitas, fraksi mol, dan sebaliknya. Untuk larutan encer dari zat terlarut dan pelarut tertentu, ketiga kuantitas ini sebanding satu sama lain.
Kelarutan suatu zat adalah kemampuannya untuk membentuk larutan dengan zat lain. Secara kuantitatif, kelarutan gas, cairan, atau padatan diukur dengan konsentrasi larutan jenuhnya pada suhu tertentu. Ini adalah karakteristik penting dari suatu zat yang membantu untuk memahami sifatnya, serta untuk mempengaruhi jalannya reaksi di mana zat ini berpartisipasi.Gas. Dengan tidak adanya interaksi kimia, gas bercampur satu sama lain dalam proporsi apa pun, dan dalam hal ini tidak masuk akal untuk berbicara tentang saturasi. Namun, ketika gas larut dalam cairan, ada konsentrasi pembatas tertentu yang bergantung pada tekanan dan suhu. Kelarutan gas dalam beberapa cairan berkorelasi dengan kemampuannya untuk mencair. Gas yang paling mudah dicairkan seperti NH 3 , HCl, SO2 , lebih larut daripada gas yang sulit dicairkan, seperti O 2 , H2 dan dia. Dengan adanya interaksi kimia antara pelarut dan gas (misalnya, antara air dan NH 3 atau HCl) kelarutan meningkat. Kelarutan gas tertentu bervariasi dengan sifat pelarut, tetapi urutan gas diatur sesuai dengan peningkatan kelarutannya tetap kira-kira sama untuk pelarut yang berbeda.Proses disolusi mengikuti asas Le Chatelier (1884): jika suatu sistem dalam kesetimbangan dikenai suatu tumbukan, maka akibat proses yang terjadi di dalamnya, kesetimbangan akan bergeser sedemikian rupa sehingga tumbukan akan berkurang. Pelarutan gas dalam cairan biasanya disertai dengan pelepasan panas. Dalam hal ini, sesuai dengan prinsip Le Chatelier, kelarutan gas berkurang. Penurunan ini semakin terlihat, semakin tinggi kelarutan gas: gas tersebut memiliki dan b
panas larutan yang lebih tinggi. Rasa "lunak" air rebus atau suling disebabkan oleh tidak adanya udara di dalamnya, karena kelarutannya pada suhu tinggi sangat kecil.Dengan meningkatnya tekanan, kelarutan gas meningkat. Menurut hukum Henry (1803), massa gas yang dapat larut dalam volume tertentu cairan pada suhu konstan sebanding dengan tekanannya. Properti ini digunakan untuk persiapan minuman berkarbonasi. Karbon dioksida dilarutkan dalam cairan pada tekanan 3-4 atm.; dalam kondisi ini, 3-4 kali lebih banyak gas (berdasarkan massa) dapat larut dalam volume tertentu daripada pada 1 atm. Ketika wadah dengan cairan seperti itu dibuka, tekanan di dalamnya turun, dan sebagian dari gas terlarut dilepaskan dalam bentuk gelembung. Efek serupa diamati ketika membuka sebotol sampanye atau ketika air bawah tanah, jenuh pada kedalaman yang sangat dalam dengan karbon dioksida, muncul ke permukaan.
Ketika campuran gas dilarutkan dalam satu cairan, kelarutan masing-masing gas tetap sama seperti tidak adanya komponen lain pada tekanan yang sama seperti dalam kasus campuran (hukum Dalton).
Cairan. Kelarutan timbal balik dari dua cairan ditentukan oleh seberapa mirip struktur molekulnya ("seperti larut seperti"). Cairan non-polar, seperti hidrokarbon, dicirikan oleh interaksi antarmolekul yang lemah; oleh karena itu, molekul satu cairan dengan mudah menembus di antara molekul lain, mis. cairan tercampur dengan baik. Sebaliknya, cairan polar dan non-polar, seperti air dan hidrokarbon, tidak bercampur dengan baik satu sama lain. Setiap molekul air pertama-tama harus melepaskan diri dari lingkungan molekul serupa lainnya, yang menariknya dengan kuat ke dirinya sendiri, dan menembus di antara molekul hidrokarbon, yang menariknya dengan lemah. Sebaliknya, molekul hidrokarbon, untuk larut dalam air, harus terjepit di antara molekul air, mengatasi daya tarik timbal balik yang kuat, dan ini membutuhkan energi. Ketika suhu naik, energi kinetik molekul meningkat, interaksi antarmolekul melemah, dan kelarutan air dan hidrokarbon meningkat. Dengan peningkatan suhu yang signifikan, kelarutan timbal balik yang lengkap dapat dicapai. Suhu ini disebut suhu solusi kritis atas (UCST).Dalam beberapa kasus, kelarutan timbal balik dari dua cairan yang bercampur sebagian meningkat dengan penurunan suhu. Efek ini diamati ketika panas dilepaskan selama pencampuran, biasanya sebagai akibat dari reaksi kimia. Dengan penurunan suhu yang signifikan, tetapi tidak di bawah titik beku, dimungkinkan untuk mencapai suhu disolusi kritis (LCST) yang lebih rendah. Dapat diasumsikan bahwa semua sistem yang memiliki LCTS juga memiliki UCTS (tidak perlu sebaliknya). Namun, dalam kebanyakan kasus, salah satu cairan yang dapat bercampur mendidih di bawah VCTR. Sistem air nikotin memiliki LCTR 61
° C, dan VCTR adalah 208° C. Antara 61-208° C cairan ini larut terbatas, dan di luar interval ini mereka memiliki kelarutan timbal balik yang lengkap.padatan. Semua padatan menunjukkan kelarutan terbatas dalam cairan. Solusi jenuh mereka memiliki komposisi tertentu pada suhu tertentu, yang tergantung pada sifat zat terlarut dan pelarut. Jadi, kelarutan natrium klorida dalam air beberapa juta kali lebih tinggi daripada kelarutan naftalena dalam air, dan ketika mereka dilarutkan dalam benzena, gambar sebaliknya diamati. Contoh ini mengilustrasikan aturan umum bahwa zat padat mudah larut dalam cairan yang memiliki sifat kimia dan fisika yang mirip dengannya, tetapi tidak larut dalam cairan dengan sifat yang berlawanan.Garam biasanya mudah larut dalam air dan lebih buruk dalam pelarut polar lainnya, seperti alkohol dan amonia cair. Namun, kelarutan garam juga bervariasi secara signifikan: misalnya, amonium nitrat memiliki kelarutan jutaan kali lebih besar dalam air daripada perak klorida.
Pelarutan padatan dalam cairan biasanya disertai dengan penyerapan panas, dan menurut prinsip Le Chatelier, kelarutannya akan meningkat dengan pemanasan. Efek ini dapat digunakan untuk memurnikan zat dengan rekristalisasi. Untuk melakukan ini, mereka dilarutkan pada suhu tinggi sampai larutan jenuh diperoleh, kemudian larutan didinginkan dan, setelah pengendapan zat terlarut, disaring. Ada zat (misalnya, kalsium hidroksida, sulfat dan asetat), yang kelarutannya dalam air berkurang dengan meningkatnya suhu.
Padatan, seperti cairan, juga dapat larut sepenuhnya satu sama lain, membentuk campuran homogen - larutan padat sejati, mirip dengan larutan cair. Zat yang larut sebagian dalam satu sama lain membentuk dua larutan padat terkonjugasi kesetimbangan yang komposisinya berubah dengan suhu.
Koefisien distribusi. Jika larutan suatu zat ditambahkan ke sistem kesetimbangan dari dua cairan yang tidak dapat bercampur atau bercampur sebagian, maka larutan tersebut didistribusikan di antara cairan dalam proporsi tertentu, tidak tergantung pada jumlah total zat, tanpa adanya interaksi kimia dalam sistem. . Aturan ini disebut hukum distribusi, dan rasio konsentrasi zat terlarut dalam cairan disebut koefisien distribusi. Koefisien distribusi kira-kira sama dengan rasio kelarutan suatu zat dalam dua cairan, yaitu zat didistribusikan antara cairan sesuai dengan kelarutannya. Sifat ini digunakan untuk mengekstrak zat tertentu dari larutannya dalam satu pelarut menggunakan pelarut lain. Contoh lain dari penggunaannya adalah proses ekstraksi perak dari bijih, di mana ia sering disertakan bersama dengan timbal. Untuk melakukan ini, seng ditambahkan ke bijih cair, yang tidak bercampur dengan timbal. Perak didistribusikan antara timah cair dan seng, terutama di lapisan atas yang terakhir. Lapisan ini dikumpulkan dan perak dipisahkan dengan distilasi seng.Produk kelarutan (DLL ). Antara kelebihan (presipitasi) padatan M x B kamu dan larutan jenuhnya membentuk keseimbangan dinamis yang dijelaskan oleh persamaanTetapan kesetimbangan dari reaksi ini adalah
dan disebut hasil kali kelarutan. Itu konstan pada suhu dan tekanan tertentu dan merupakan nilai dari mana kelarutan endapan dihitung dan diubah. Jika suatu senyawa ditambahkan ke larutan yang berdisosiasi menjadi ion-ion dengan nama yang sama dengan ion-ion dari garam yang sedikit larut, maka, sesuai dengan ekspresi PR, kelarutan garam berkurang. Ketika menambahkan senyawa yang bereaksi dengan salah satu ion, itu, sebaliknya, akan meningkat.Pada beberapa sifat larutan senyawa ionik Lihat juga ELEKTROLIT.
LITERATUR Shakhparonov M.I. Pengantar teori molekul solusi
. M., 1956 Remi I. Mata kuliah kimia anorganik , tt. 1-2. M., 1963, 1966
Sampai saat ini, lebih dari 3 juta zat yang berbeda diketahui ada. Dan angka ini bertambah setiap tahun, karena ahli kimia sintetik dan ilmuwan lain terus-menerus melakukan eksperimen untuk mendapatkan senyawa baru yang memiliki beberapa sifat bermanfaat.
Beberapa zat adalah penghuni alami yang terbentuk secara alami. Setengah lainnya adalah buatan dan sintetis. Namun, baik dalam kasus pertama dan kedua, sebagian besar terdiri dari zat gas, contoh dan karakteristik yang akan kita bahas dalam artikel ini.
Keadaan agregat zat
Sejak abad ke-17, telah diterima secara umum bahwa semua senyawa yang diketahui mampu eksis dalam tiga keadaan agregasi: zat padat, cair, gas. Namun, penelitian yang cermat dalam beberapa dekade terakhir di bidang astronomi, fisika, kimia, biologi luar angkasa, dan ilmu-ilmu lainnya telah membuktikan bahwa ada bentuk lain. Ini plasma.
Apa yang dia wakili? Ini sebagian atau seluruhnya Dan ternyata sebagian besar zat semacam itu ada di Semesta. Jadi, dalam keadaan plasma ada:
- materi antarbintang;
- masalah ruang;
- lapisan atas atmosfer;
- nebula;
- komposisi banyak planet;
- bintang.
Karena itu, hari ini mereka mengatakan bahwa ada zat padat, cair, gas, dan plasma. Omong-omong, setiap gas dapat secara artifisial ditransfer ke keadaan seperti itu jika mengalami ionisasi, yaitu dipaksa untuk berubah menjadi ion.
Zat gas: contoh
Ada banyak contoh zat yang sedang dipertimbangkan. Bagaimanapun, gas telah dikenal sejak abad ke-17, ketika van Helmont, seorang naturalis, pertama kali memperoleh karbon dioksida dan mulai mempelajari sifat-sifatnya. Ngomong-ngomong, dia juga memberi nama kelompok senyawa ini, karena, menurutnya, gas adalah sesuatu yang tidak teratur, kacau, terkait dengan roh dan sesuatu yang tidak terlihat, tetapi nyata. Nama ini telah berakar di Rusia.
Dimungkinkan untuk mengklasifikasikan semua zat gas, maka akan lebih mudah untuk memberikan contoh. Bagaimanapun, sulit untuk menutupi semua keragaman.
Komposisi dibedakan:
- sederhana,
- molekul kompleks.
Kelompok pertama termasuk yang terdiri dari atom yang sama dalam jumlah berapa pun. Contoh : oksigen - O 2, ozon - O 3, hidrogen - H 2, klorin - CL 2, fluor - F 2, nitrogen - N 2 dan lain-lain.
- hidrogen sulfida - H 2 S;
- hidrogen klorida - HCL;
- metana - CH 4;
- belerang dioksida - SO 2;
- gas coklat - NO 2;
- freon - CF 2 CL 2;
- amonia - NH 3 dan lainnya.
Klasifikasi berdasarkan sifat zat
Anda juga dapat mengklasifikasikan jenis zat gas menurut milik dunia organik dan anorganik. Artinya, berdasarkan sifat atom penyusunnya. Gas organik adalah:
- lima perwakilan pertama (metana, etana, propana, butana, pentana). Rumus umum C n H 2n+2 ;
- etilen - C 2 H 4;
- asetilena atau etena - C 2 H 2;
- metilamin - CH 3 NH 2 dan lainnya.
Klasifikasi lain yang dapat dikenakan pada senyawa yang dimaksud adalah pembagian berdasarkan partikel yang membentuk komposisi. Tidak semua zat gas terdiri dari atom. Contoh struktur di mana ion, molekul, foton, elektron, partikel Brown, plasma hadir juga mengacu pada senyawa dalam keadaan agregasi seperti itu.
Sifat-sifat gas
Karakteristik zat dalam keadaan yang dipertimbangkan berbeda dari senyawa padat atau cair. Masalahnya adalah sifat-sifat zat gas itu istimewa. Partikelnya mudah dan cepat bergerak, zat secara keseluruhan isotropik, yaitu sifat-sifatnya tidak ditentukan oleh arah pergerakan struktur penyusunnya.
Adalah mungkin untuk menentukan sifat-sifat fisik yang paling penting dari zat-zat gas, yang akan membedakannya dari semua bentuk lain dari keberadaan materi.
- Ini adalah koneksi yang tidak dapat dilihat dan dikendalikan, dirasakan dengan cara manusia biasa. Untuk memahami sifat dan mengidentifikasi gas tertentu, mereka bergantung pada empat parameter yang menggambarkan semuanya: tekanan, suhu, jumlah zat (mol), volume.
- Tidak seperti cairan, gas mampu menempati seluruh ruang tanpa jejak, hanya dibatasi oleh ukuran wadah atau ruangan.
- Semua gas mudah bercampur satu sama lain, sedangkan senyawa ini tidak memiliki antarmuka.
- Ada perwakilan yang lebih ringan dan lebih berat, jadi di bawah pengaruh gravitasi dan waktu, dimungkinkan untuk melihat pemisahan mereka.
- Difusi adalah salah satu sifat terpenting dari senyawa ini. Kemampuan untuk menembus zat lain dan menjenuhkannya dari dalam, sambil membuat gerakan yang benar-benar tidak teratur dalam strukturnya.
- Gas nyata tidak dapat menghantarkan arus listrik, tetapi jika kita berbicara tentang zat yang dijernihkan dan terionisasi, maka konduktivitasnya meningkat secara dramatis.
- Kapasitas panas dan konduktivitas termal gas rendah dan bervariasi dari spesies ke spesies.
- Viskositas meningkat dengan meningkatnya tekanan dan suhu.
- Ada dua opsi untuk transisi interfase: penguapan - cairan berubah menjadi uap, sublimasi - padatan, melewati cairan, menjadi gas.
Ciri khas uap dari gas sejati adalah bahwa yang pertama, dalam kondisi tertentu, dapat masuk ke fase cair atau padat, sedangkan yang terakhir tidak. Juga harus diperhatikan kemampuan senyawa yang dipertimbangkan untuk menahan deformasi dan menjadi fluida.
Sifat serupa zat gas memungkinkan mereka untuk digunakan secara luas di berbagai bidang ilmu pengetahuan dan teknologi, industri dan ekonomi nasional. Selain itu, karakteristik khusus sangat individual untuk setiap perwakilan. Kami telah mempertimbangkan hanya fitur yang umum untuk semua struktur nyata.
Kompresibilitas
Pada suhu yang berbeda, serta di bawah pengaruh tekanan, gas dapat dikompresi, meningkatkan konsentrasinya dan mengurangi volume yang ditempati. Pada suhu tinggi mereka memuai, pada suhu rendah mereka menyusut.
Tekanan juga berubah. Kepadatan zat gas meningkat dan, setelah mencapai titik kritis, yang berbeda untuk setiap perwakilan, transisi ke keadaan agregasi lain dapat terjadi.
Ilmuwan utama yang berkontribusi pada pengembangan doktrin gas
Ada banyak orang seperti itu, karena mempelajari gas adalah proses yang melelahkan dan secara historis panjang. Mari kita membahas kepribadian paling terkenal yang berhasil membuat penemuan paling signifikan.
- membuat penemuan pada tahun 1811. Tidak masalah gas apa, yang utama adalah bahwa dalam kondisi yang sama mereka terkandung dalam satu volume dalam jumlah yang sama dengan jumlah molekul. Ada nilai yang dihitung dinamai menurut nama ilmuwan. Itu sama dengan 6,03 * 10 23 molekul untuk 1 mol gas apa pun.
- Fermi - menciptakan doktrin gas kuantum ideal.
- Gay-Lussac, Boyle-Marriott - nama ilmuwan yang menciptakan persamaan kinetik dasar untuk perhitungan.
- Robert Boyle.
- John Dalton.
- Jacques Charles dan banyak ilmuwan lainnya.
Struktur zat gas
Fitur paling penting dalam konstruksi kisi kristal zat yang dipertimbangkan adalah bahwa pada simpulnya terdapat atom atau molekul yang dihubungkan satu sama lain oleh ikatan kovalen yang lemah. Ada juga gaya van der Waals dalam hal ion, elektron, dan sistem kuantum lainnya.
Oleh karena itu, jenis utama struktur kisi untuk gas adalah:
- atom;
- molekuler.
Ikatan di dalamnya mudah putus, sehingga senyawa ini tidak memiliki bentuk permanen, tetapi memenuhi seluruh volume spasial. Ini juga menjelaskan kurangnya konduktivitas listrik dan konduktivitas termal yang buruk. Tetapi isolasi termal gas baik, karena, berkat difusi, mereka mampu menembus padatan dan menempati ruang cluster bebas di dalamnya. Pada saat yang sama, udara tidak lewat, panas dipertahankan. Ini adalah dasar untuk penggunaan gas dan padatan dalam kombinasi untuk tujuan konstruksi.
Zat sederhana di antara gas
Gas mana yang termasuk dalam kategori ini dalam hal struktur dan struktur, telah kita bahas di atas. Ini adalah orang-orang yang terdiri dari atom yang sama. Ada banyak contoh, karena sebagian besar nonlogam dari seluruh sistem periodik dalam kondisi normal berada dalam keadaan agregasi ini. Sebagai contoh:
- fosfor putih - salah satu elemen ini;
- nitrogen;
- oksigen;
- fluor;
- klorin;
- helium;
- neon;
- argon;
- kripton;
- xenon.
Molekul gas-gas ini dapat berupa monoatomik (gas mulia) dan poliatomik (ozon - O 3). Jenis ikatan kovalen non-polar, dalam banyak kasus agak lemah, tetapi tidak semuanya. Kisi kristal dari jenis molekul, yang memungkinkan zat-zat ini dengan mudah berpindah dari satu keadaan agregasi ke keadaan agregasi lainnya. Jadi, misalnya, yodium dalam kondisi normal - kristal ungu gelap dengan kilau logam. Namun, ketika dipanaskan, mereka menyublim menjadi gumpalan gas ungu terang - I 2.
Omong-omong, zat apa pun, termasuk logam, dalam kondisi tertentu dapat berada dalam keadaan gas.
Senyawa kompleks yang bersifat gas
Gas seperti itu, tentu saja, adalah mayoritas. Berbagai kombinasi atom dalam molekul, disatukan oleh ikatan kovalen dan interaksi van der Waals, memungkinkan pembentukan ratusan perwakilan berbeda dari keadaan agregat yang dipertimbangkan.
Contoh zat yang sangat kompleks di antara gas dapat berupa semua senyawa yang terdiri dari dua atau lebih unsur yang berbeda. Ini mungkin termasuk:
- propana;
- butana;
- asetilen;
- amonia;
- silan;
- fosfin;
- metana;
- karbon disulfida;
- sulfur dioksida;
- gas coklat;
- freon;
- etilen dan lain-lain.
Kisi kristal tipe molekul. Banyak perwakilan mudah larut dalam air, membentuk asam yang sesuai. Sebagian besar senyawa ini merupakan bagian penting dari sintesis kimia yang dilakukan di industri.
Metana dan homolognya
Terkadang konsep umum "gas" menunjukkan mineral alami, yang merupakan campuran seluruh produk gas yang sebagian besar bersifat organik. Ini mengandung zat-zat seperti:
- metana;
- etana;
- propana;
- butana;
- etilen;
- asetilen;
- pentana dan beberapa lainnya.
Dalam industri, mereka sangat penting, karena campuran propana-butana yang merupakan gas rumah tangga tempat orang memasak makanan, yang digunakan sebagai sumber energi dan panas.
Banyak dari mereka digunakan untuk sintesis alkohol, aldehida, asam dan zat organik lainnya. Konsumsi tahunan gas alam diperkirakan triliunan meter kubik, dan ini cukup dibenarkan.
Oksigen dan karbon dioksida
Zat gas apa yang bisa disebut paling luas dan dikenal bahkan oleh siswa kelas satu? Jawabannya jelas - oksigen dan karbon dioksida. Bagaimanapun, mereka adalah peserta langsung dalam pertukaran gas yang terjadi pada semua makhluk hidup di planet ini.
Diketahui bahwa berkat oksigen kehidupan menjadi mungkin, karena tanpa oksigen hanya beberapa jenis bakteri anaerob yang dapat eksis. Dan karbon dioksida adalah produk "nutrisi" yang diperlukan untuk semua tanaman yang menyerapnya untuk melakukan proses fotosintesis.
Dari sudut pandang kimia, baik oksigen dan karbon dioksida adalah zat penting untuk mensintesis senyawa. Yang pertama adalah zat pengoksidasi kuat, yang kedua lebih sering merupakan zat pereduksi.
halogen
Ini adalah sekelompok senyawa di mana atom adalah partikel zat gas yang terhubung berpasangan satu sama lain karena ikatan kovalen non-polar. Namun, tidak semua halogen adalah gas. Brom adalah cairan dalam kondisi biasa, sedangkan yodium adalah padatan yang sangat mudah menyublim. Fluor dan klorin adalah zat beracun yang berbahaya bagi kesehatan makhluk hidup, yang merupakan oksidator terkuat dan banyak digunakan dalam sintesis.
Saya ingat bagaimana definisi keadaan agregat materi dijelaskan kepada kita di sekolah dasar. Guru memberikan contoh yang baik tentang prajurit timah dan kemudian semuanya menjadi jelas bagi semua orang. Di bawah ini saya akan mencoba menyegarkan ingatan saya.
Tentukan keadaan materi
Nah, semuanya sederhana di sini: jika zat itu diambil dengan tangan, ia dapat dirasakan dan ketika Anda menekannya, ia mempertahankan volume dan bentuknya - ini adalah keadaan padat. Dalam keadaan cair, suatu zat tidak mempertahankan bentuknya, tetapi mempertahankan volumenya. Misalnya, ada air di dalam gelas, saat ini bentuknya seperti gelas. Dan jika dituangkan ke dalam cangkir, itu akan berbentuk cangkir, tetapi jumlah air itu sendiri tidak akan berubah. Ini berarti bahwa suatu zat dalam keadaan cair dapat berubah bentuk, tetapi tidak volumenya. Dalam keadaan gas, baik bentuk maupun volume zat tidak dipertahankan, tetapi mencoba mengisi semua ruang yang tersedia.
Dan sehubungan dengan tabel, perlu disebutkan bahwa gula dan garam mungkin tampak seperti zat cair, tetapi sebenarnya mereka adalah zat lepas, seluruh volumenya terdiri dari kristal padat kecil.
Bentuk materi: cair, padat, gas
Semua zat di dunia berada dalam keadaan tertentu: padat, cair atau gas. Dan zat apa pun dapat berpindah dari satu keadaan ke keadaan lain. Anehnya, bahkan seorang prajurit timah bisa menjadi cair. Tetapi untuk itu perlu dibuat kondisi tertentu, yaitu menempatkannya di ruangan yang sangat-sangat panas, di mana timah akan meleleh dan berubah menjadi logam cair.
Tetapi cara termudah untuk mempertimbangkan keadaan agregasi pada contoh air.
- Jika air cair dibekukan, itu akan berubah menjadi es - ini adalah keadaan padatnya.
- Jika air cair dipanaskan dengan kuat, maka ia akan mulai menguap - ini adalah keadaan gasnya.
- Dan jika Anda memanaskan es, es itu akan mulai mencair dan kembali berubah menjadi air - ini disebut keadaan cair.
Sangat penting untuk menyoroti proses kondensasi: jika Anda memusatkan dan mendinginkan air yang menguap, maka keadaan gas akan berubah menjadi padat - ini disebut kondensasi, dan inilah bagaimana salju terbentuk di atmosfer.
