Соединение, находящееся в одном из основных агрегатных состояний, при котором составные частицы слабо связаны между собой, называется газом или газообразным веществом. Частицы газа движутся хаотично и в некоторых случаях могут переходить в жидкое и твёрдое состояния.
В лабораториях газ получают путём разложения (сжигания) сложных веществ или реакцией жидких и твёрдых соединений. Способы получения некоторых газов:
- водорода:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑;
- кислорода:
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + О2↑;
- углекислого газа:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑;
- аммиака:
NH4Cl + NaOH = NaCl + H2O + NH3↑.
Полученный газ обнаруживают разными способами. Например, пропускают через жидкость и наблюдают за изменением цвета, прозрачности (известковое молочко мутнеет в присутствии углекислого газа). Некоторые газы поддерживают горение или, наоборот, тушат тлеющую лучину.
Физические свойства
Молекулы газообразного вещества постоянно движутся, а расстояние между ними значительно превышает их диаметр. Благодаря такому расположению частиц газы не имеют формы, легко смешиваются и сжимаются.
Газообразные соединения приобретают форму сосуда, в котором находятся. Ударяясь о стенки сосуда с определённой скоростью, газы создают давление. Чем интенсивнее молекулы воздействуют на сосуд, тем выше давление.
Различные газообразные соединения смешиваются между собой в любых пропорциях. Природный газ – это смесь метана, водорода, сероводорода, углекислого газа, азота, гелия. Атмосфера состоит из смесей простых и сложных газообразных веществ – азота, кислорода, водорода, углекислого газа, водяного пара.
При сжатии объём газов становится значительно меньше. Например, объём кислорода уменьшается в 200 раз.
Описание некоторых газообразных веществ представлено в таблице.
|
Газ |
Формула |
Физические свойства |
Нахождение в природе |
|
Водород |
Н2 |
Самый лёгкий газ, легче воздуха в 14,5 раз. Не имеет вкуса, запаха, цвета. Плохо растворяется в воде (18,8 мл/100 г), но хорошо растворяется в металлах, особенно в палладии. Сжижается при -252,76°C |
В земной коре – 1 %, незначительное количество в атмосфере. Большая часть водорода присутствует в виде соединений |
|
Кислород |
О2 |
Не имеет вкуса, цвета, запаха. Немного тяжелее воздуха. Плохо растворяется в воде (4,9 мл/100 г) и спирте (2,78 мл/100 г), но хорошо растворяется в жидком серебре. Сжижается при -182,98°C |
47 % земной коры состоит из кислорода. Моря и пресные водоёмы содержат 85 % кислорода. В атмосфере – 20 % |
|
Азот |
N2 |
Бесцветный газ без запаха. Плохо растворим в воде (2,3 мл/100 г). Атомы азота связаны тройной трудно разрываемой связью. Сжижается при -195,8°C |
В атмосфере – 78 %. Один из наиболее распространённых элементов, найденных за пределами Земли. Входит в состав белков |
|
Хлор |
Cl2 |
Жёлто-зелёный газ с запахом. Легко сжижается уже при -34°C. При давлении в 0,8 МПа и комнатной температуре становится жидким. Плохо растворяется в воде (1,48 мл/100 г), хорошо растворяется в бензоле и хлороформе |
Наиболее распространённый галоген. В природе встречается только в составе минералов |
|
Углекислый газ |
CO2 |
Бесцветный газ, не имеющий запаха при малых концентрациях. В большом количестве имеет кислый запах. В 1,5 раза тяжелее воздуха. Кристаллизуется при -78,3°С. Жидкое состояние получают при комнатной температуре и давлении в 6 МПа |
В атмосфере содержится меньше 1 % |
|
Аммиак |
NH3 |
Бесцветный газ с резким запахом. В два раза тяжелее воздуха. Хорошо растворяется в воде |
Образуется путём разложения азотсодержащих веществ |
За счёт свободного движения молекул газ равномерно распространяется в ограниченном пространстве. Такое явление называется диффузией. Яркий пример диффузии – распространение запахов. При приготовлении пищи на кухне запах постепенно распространяется по всей квартире.
Что мы узнали?
Газ – вещество, состоящее из хаотично движущихся частиц – молекул или атомов. Газообразные соединения можно получить выделением из атмосферы путём адсорбции и окисления. Также газ получают из жидких и твёрдых веществ путём изменения условий или взаимодействием простых и сложных веществ. Газы не имеют формы, легко смешиваются между собой и равномерно распределяются в закрытом пространстве. Наиболее распространённый газ в атмосфере – азот. Самый лёгкий газ.