PLINI: LASTNOSTI, OBNAŠANJE, OBLIKA, PRIMERI - KEMIJA - 2026

V plini so vse te snovi ali sestavin, katerih agregacije države so šibki in razpršeni, hkrati zelo odvisen od temperaturnih in tlačnih pogojih nad njimi. So morda druga najpogostejša oblika snovi v celotnem vesolju po plazmi.

Na Zemlji plini sestavljajo plasti atmosfere, od eksosfere do troposfere in zraka, ki ga dihamo. Čeprav je plin neviden, če ga razpršimo skozi velike prostore, kot je nebo, ga zaznamo z gibanjem oblakov, zavoji rezila mlina ali hlapi, ki izdihne iz naših ust v hladnem podnebju.

Pline lahko opazimo v industrijskih ali domačih dimnikih, pa tudi v dimnih stolpih, ki izvirajo iz vulkanov. Vir: Pxhere.

Prav tako gre do negativnih okoljskih vidikov opaziti v črnem dimu iz izpušnih cevi vozil, v dimnih stebrih stolpov, ki se nahajajo v tovarnah, ali v dimu, ki se dviguje, ko gori gozd.

Soočeni ste tudi s plinastimi pojavi, ko vidite hlape, ki izhajajo iz kanalizacije, v vijugah močvirjev in pokopališč, v mehurčkih znotraj rezervoarjev za ribe, v balonih helija, ki se sproščajo v nebo, v kisik, ki ga rastline sproščajo kot rezultat njihove fotosinteze in celo pri izpiranju in nadutosti.

Kjer koli opazimo pline, pomeni, da je prišlo do kemične reakcije, razen če je fiksirana ali asimilirana neposredno iz zraka, glavni vir plinov (površinsko) na planetu. Z rastjo temperature se bodo vse snovi (kemični elementi) spremenile v pline, vključno s kovinami, kot so železo, zlato in srebro.

Ne glede na kemijsko naravo plinov imajo vsi skupni veliko razdaljo, ki ločuje njihove delce (atome, molekule, ione itd.), Ki se gibljejo kaotično in poljubno skozi dani volumen ali prostor.

Lastnosti plinov

Razlike v molekulah trdnih, tekočih in plinskih

Fizično

Fizikalne lastnosti plinov so različne, odvisno od snovi ali spojine. Plini so priljubljeni zaradi slabega vonja ali gnilobe, bodisi zaradi vsebnosti žvepla bodisi zaradi prisotnosti hlapnih aminov. Prav tako so vidne z zelenkastimi, rjavimi ali rumenkastimi obarvanji, ki ustrahujejo in dajejo slab znak.

Vendar je večina plinov ali vsaj najbolj obilnih dejansko brez barve in vonja. Čeprav so izmuzni, jih lahko čutimo na koži in se upirajo gibanju, celo ustvarijo viskozne plasti na telesih, ki prehajajo skozi njih (kot se to zgodi pri letalih).

Vsi plini se lahko spremenijo v tlaku ali temperaturi, ki se na koncu spremenijo v njihove tekočine; torej kondenzirajo (če se ohladijo) ali utekočinijo (če se "stisne").

Kondenzacija; iz plinastega v tekoče stanje

Po drugi strani so plini sposobni raztapljanja v tekočinah in nekaterih poroznih trdnih snoveh (na primer aktivnem oglju). Mehurčki so posledica kopičenja plinov, ki se še niso raztopili v mediju in uhajajo na površino tekočine.

Električna in toplotna prevodnost

V normalnih pogojih (brez ionizacije njihovih delcev) so plini slabi prevodniki toplote in električne energije. Vendar, ko so obremenjeni z mnogimi elektroni, omogočajo, da skozi njih prehaja tok, kot je videti pri strelih med nevihtami.

Po drugi strani se pri nizkih tlakih in izpostavljenih električnemu polju nekateri plini, zlasti žlahtni ali popolni, prižgejo in njihove luči se uporabljajo za oblikovanje oglasov in nočnih plakatov (neonska svetloba), pa tudi v znamenitih električne sijalke v uličnih lučeh.

Glede toplotne prevodnosti se mnogi plini obnašajo kot toplotni izolatorji, zato njihovo vključevanje v polnjenje vlaken, tkanin ali steklenih plošč pomaga preprečiti, da bi toplota prešla skozi njih in ohranja temperaturo konstantno.

Vendar obstajajo plini, ki so dobri prevodniki toplote in lahko povzročijo hujše opekline od tistih, ki jih povzročajo tekočine ali trdne snovi; na primer, kot se zgodi z vročo paro pečenih piškotov (ali empanad) ali s parnimi curki, ki uhajajo iz kotlov.

Reaktivnost

Na splošno so reakcije, ki vključujejo pline ali tam, kjer se pojavijo, razvrščene kot nevarne in okorne.

Njihova reaktivnost je spet odvisna od njihove kemijske narave; Vendar pa je treba pri širjenju in premikanju z veliko lahkoto skrbeti za večjo skrbnost in nadzor, ker lahko sprožijo drastično povečanje tlaka, ki ogroža strukturo reaktorja; Tu ne gre omeniti, kako vnetljivi ali negorljivi so plini.

Obnašanje plinov

Makroskopsko lahko dobimo predstavo o obnašanju plinov, če opazimo, kako se v zraku razvija dim, zvonjenje ali literarni "jeziki" cigaret. Prav tako, ko eksplodira dimna granata, je zanimivo natančno določiti gibanje teh različnih barvnih oblakov.

Vendar so taka opažanja pod vplivom zraka in tudi dejstva, da so v dimu suspendirani zelo fini trdni delci. Zato ti primeri niso dovolj za sklep o resničnem obnašanju plina. Namesto tega so bili izvedeni poskusi in razvita kinetična teorija plinov.

Molekularno in idealno se plinasti delci elastično trčijo med seboj in imajo linearne, rotacijske in vibracijske premike. Imajo s tem povezano povprečno energijo, ki jim omogoča prosto potovanje skozi kateri koli prostor, ne da bi skoraj posegali ali trčili z drugim delcem, ko se volumen okoli njih povečuje.

Njegovo vedenje bi pomenilo mešanico motečega Brownovega gibanja in trka nekaterih biljardnih kroglic, ki neprestano skačejo med seboj in stenami mize; če ni sten, se razpršijo v neskončnost, razen če jih ne zadrži sila: gravitacija.

Oblika plinov

Plini, za razliko od tekočin in trdnih snovi, niso kondenzirani; torej združevanje ali kohezija njegovih delcev nikoli ne uspe določiti oblike. S tekočinami delijo dejstvo, da popolnoma zasedajo prostornino posode, ki jih vsebuje; vendar jim primanjkuje površinske in površinske napetosti.

Če je koncentracija plina visoka, je mogoče s prostim očesom videti njegove "jezike" ali že opisane makroskopske oblike. Te se bodo prej ali slej končale zaradi vetra ali zgolj širjenja plina. Plini torej pokrivajo vse vogale omejenega prostora, ki izvirajo iz zelo homogenih sistemov.

Zdaj teorija prikladno obravnava pline kot sfere, ki težko trčijo samega sebe; ko pa to storijo, se elastično odbijejo.

Te krogle so med seboj široko ločene, zato so plini praktično "polni" vakuuma; s tem njegova vsestranskost, da prehaja skozi najmanjšo režo ali razpoko, in enostavnost, da jih lahko znatno stisnete.

Zato je, ne glede na to, kako zaprta je pekarna, če boste hodili v soseda, zagotovo uživali v aromi sveže pečenega kruha.

Tlak plina

Lahko bi verjeli, da ker so krogle ali delci plina tako razpršeni in ločeni, niso sposobni ustvariti kakršnega koli pritiska na telesa ali predmete. Vendar ozračje dokazuje, da je takšno prepričanje napačno: ima maso, težo in preprečuje, da bi tekočine iz niza izhlapile ali vrele. Točke vrelišča se merijo pri atmosferskem tlaku.

Tlaki plina postanejo bolj izmerljivi, če so na voljo manometri ali če so zaprti v posodah z deformacijskimi stenami. Tako je več delcev plina znotraj posode, večje je število trkov med njimi in njegovimi stenami.

Ti delci, ko trčijo v stene, jih pritisnejo, saj na svojo površino izvajajo silo, sorazmerno z njihovo kinetično energijo. Kot da bi bile idealne biljardne kroglice vržene ob steno; če jih je veliko, ki jih zadenejo z veliko hitrostjo, bi se lahko celo zlomilo.

Enote

Obstaja veliko enot, ki spremljajo meritve tlaka plina. Nekateri najbolj znani so milimetri živega srebra (mmHg), kot je torr. Obstajajo tisti iz mednarodnega sistema enot (SI), ki definirajo pascal (Pa) v smislu N / m ² ; od njega pa kilo (kPa), mega (MPa) in giga (GPa) pascal.

Količina plina

Plin zaseda in širi po celotni prostornini posode. Večja kot je posoda, večja bo tudi količina plina; toda tako njegov tlak kot gostota se bosta zmanjšala za isto količino delcev.

Po drugi strani ima plin sam volumen, ki ni odvisen toliko od njegove narave ali molekularne strukture (v idealnem primeru), temveč od tlačnih in temperaturnih razmer, ki vladajo nad njo; to je njen molarni volumen.

V resnici se molarni volumen spreminja od enega do drugega plina, čeprav so variacije majhne, ​​če niso velike in heterogene molekule. Na primer, molska prostornina amoniaka (NH ₃ , 22.079 L / mol) pri 0 ° C in 1 atm se razlikuje od volumna helija (He, 22.435 L / mol).

Vsi plini imajo molarni volumen, ki se spreminja kot funkcija P in T, in ne glede na to, kako veliki so njihovi delci, je njihovo število vedno enako. Zato je dejansko izhajal po znanem številu Avogadro (N _A ).

Glavni zakoni o plinu

Obnašanje plinov so že stoletja preučevali s poskusi, poglobljenimi opazovanji in interpretacijo rezultatov.

Ti poskusi so omogočili določitev vrste zakonov, ki so zbrani v isti enačbi (tistih idealnih plinov) pomagajo predvideti odzive plina na različne tlačne in temperaturne pogoje. Na ta način obstaja razmerje med njegovo prostornino, temperaturo in tlakom ter številom njegovih molov v določenem sistemu.

Med temi zakoni so naslednji štirje: Boyle, Charles, Gay-Lussac in Avogadro.

Boylov zakon

Povišanje tlaka z zmanjšanjem prostornine posode. Vir: Gabriel Bolívar

Boylov zakon pravi, da je pri stalni temperaturi prostornina idealnega plina obratno sorazmerna z njegovim tlakom; to je, čim večja je posoda, manjši bo tlak, ki ga bodo njene stene doživljale zaradi iste količine plina.

Charles Law

Kitajske luči ali želeni baloni. Vir: Pxhere.

Charlesov zakon pravi, da je pri stalnem tlaku prostornina idealnega plina neposredno sorazmerna z njegovo temperaturo. Baloni prikazujejo Charlesov zakon, saj če se segrejejo, se napihnejo nekoliko več, medtem ko, če so potopljeni v tekoči dušik, se izpraznijo, ker se količina plina v njih zmanjša.

Gay-Lussac zakon

Gay-Lussac zakon pravi, da je tlak idealnega plina s konstantno prostornino neposredno sorazmeren z njegovo temperaturo. Če se plin postopoma segreva v dobro zaprtem kotlu, bo vsakič tlak v njem večji, ker se stene kotla ne deformirajo ali razširijo; se pravi, njegova prostornina se ne spreminja, je konstantna.

Avogadrov zakon

Na koncu zakon Avogadra določa, da je prostornina, ki jo zaseda idealen plin, sorazmerna s številom njegovih delcev. Če imamo torej en mol delcev (6,02 · 10 ²³ ), bomo imeli molarni volumen plina.

Vrste plinov

Gorljivi plini

So tisti plini, katerih sestavni deli delujejo kot goriva, saj se uporabljajo za proizvodnjo toplotne energije. Nekateri od njih so zemeljski plin, utekočinjeni naftni plin in vodik.

Industrijski plini

To so tisti proizvedeni plini, ki se tržijo javnosti za različne namene in uporabe, na primer za zdravje, hrano, varstvo okolja, metalurgijo, kemično industrijo, varnostni sektor. Nekateri od teh plinov so med drugim kisik, dušik, helij, klor, vodik, ogljikov monoksid, propan, metan, dušikov oksid.

Inertni plini

To so tisti plini, ki v posebnih temperaturnih in tlačnih pogojih ne povzročajo kemične reakcije ali zelo nizke. So neon, argon, helij, kripton in ksenon. Uporabljajo se v kemičnih postopkih, v katerih so potrebni nereaktivni elementi.

Primeri plinastih elementov in spojin

Kateri so plinasti elementi periodične tabele v pogojih Zemlje?

Najprej moramo vodika (H), ki tvori, H ₂ molekuli . Sledi helij (He), najlažji žlahtni plin; in nato dušik (N), kisik (O) in fluor (F). Te zadnje tri tvorijo tudi dvoatomna molekula: n ₂ , O _2, in F ₂ .

Po fluoru pride neon (Ne), žlahtni plin, ki sledi heliju. Pod fluorom imamo klor (Cl), v obliki molekul Cl ₂ .

Nato imamo preostale žlahtne pline: argon (Ar), kripton (Kr), ksenon (Xe), radon (Rn) in oganeson (Og).

Torej gre za skupno dvanajst plinastih elementov; enajst, če izvzamemo zelo radioaktivni in nestabilen oganenson.

Plinaste spojine

Poleg plinastih elementov bodo naštete še nekatere skupne plinaste spojine:

H ₂ S, vodikov sulfid, odgovorne za vonj gnilih jajc

-NH ₃ , amoniak, tista ostra aroma, ki jo zaznamo v uporabljenih milih

-CO ₂ , ogljikov dioksid, toplogredni plin

-NO ₂ , dušikov dioksid

-NO, dušikov monoksid, plin, za katerega se je verjelo, da je zelo strupen, vendar ima pomembno vlogo v obtočnem sistemu

-SO ₃ , žveplov trioksid

-C ₄ H ₁₀ , butan

-HCl, vodikov klorid

-O ₃ , ozon

-SF ₆ , žveplov heksafluorid

Reference

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
2. Lastnosti plinov. Pridobljeno: chemed.chem.purdue.edu
3. Wikipedija. (2019). Plin. Pridobljeno: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, dr. (05. december 2018). Plini - Splošne lastnosti plinov. Pridobljeno: misel.com
5. Harvard Men's Health Watch. (2019). Stanje plina. Pridobljeno: zdravje.harvard.edu
6. Elektronski hladilni uredniki. (1. september 1998). Toplotna prevodnost plinov. Pridobljeno: elektronika-cooling.com