Физические свойства и примеры газообразных веществ

Газообразные вещества — это подвижные соединения атомов одного или нескольких элементов, которые при стандартных условиях обладают очень слабыми связями между своими частицами. Они имеют самое большое распространение во Вселенной, поэтому их список довольно обширен, а индивидуальные свойства отличаются от прочих агрегатных состояний и друг от друга.

Физические свойства

Газ и жидкость довольно близки по характеристикам. В обоих этих состояниях вещества обладают текучестью и сопротивляемостью деформации. Известный русский учёный-естествоиспытатель М. В. Ломоносов в своих конспектах даже употреблял термин «упругая жидкость» вместо газа, но у других учёных он не прижился.

Конечно, есть у них и различия. Жидкость имеет фиксированный объём, а вещество в газообразном состоянии стремится заполнить всё доступное пространство. Это и является его основной особенностью.

Кроме того, в газообразном состоянии вещества легко смешиваются между собой и имеют высокую сжимаемость.

Свойства газов описываются с помощью физических характеристик. Главные из них следующие:

• давление;
• объём;
• количество частиц;
• температура.

При сжатии и охлаждении газ можно сделать жидким. Это явление называется испарением. Если же при снижении температуры он переходит в твёрдое агрегатное состояние, процесс именуется сублимацией.

Примеры с названиями и формулами

Удельный вес газообразных веществ во Вселенной очень высок. Они образуют межзвёздную среду, туманности, звёзды, атмосферы планет и другие составляющие космоса. Газы в химии классифицируются на простые вещества и химические соединения. При этом свойства каждого соединения зависят не только от того, какие элементы таблицы Менделеева входят в его состав, но и от числа их частиц.

Простые вещества

Если газ состоит из одной частицы, он называется атомарным. К таким относятся гелий и неон. Если он образован несколькими частицами одного химического элемента, то его называют молекулярным. Это водород, кислород, озон, азот и другие газы. Им соответствуют следующие характеристики:

1. Водород (H2) — самое распространённое химическое вещество во Вселенной. Он бесцветен, не имеет ни запаха, ни вкуса. Не является ядовитым, но взрывоопасен, поскольку загорается в присутствии окисляющих веществ, а в смеси с воздухом образует гремучий газ.
2. Гелий (He) — второе по распространённости и лёгкости вещество. Как и водород, не имеет запаха и вкуса. Он не вступает во взаимодействия с другими химическими веществами и не является токсичным, но его вдыхание бывает опасным для здоровья, поскольку препятствует поступанию кислорода в лёгкие.
3. Дикислород (O2) — третье по распространённости соединение в природе. Бесцветный и безвкусный газ без запаха, имеющий очень важную биологическую роль. Именно с его помощью осуществляется дыхание большинства живых существ, кислород широко используют в медицине. Однако длительное вдыхание 90%-го газа опасно для здоровья и вызывает тахикардию, рвоту, пневмонию и судороги. В норме в лёгкие должна поступать смесь, содержание кислорода в которой не превышает 60%.
4. Озон (O3) — модификация кислорода, состоящая из трёх атомов. Она, в отличие от двухатомной, обладает резким специфическим запахом и голубым цветом. Озон очень ядовит, он раздражает органы дыхания, оказывает канцерогенное и мутагенное действие на организм, может даже привести к преждевременной смерти.
5. Неон (Ne) — инертный газ без цвета, вкуса и запаха. Обладает наркотическим воздействием на организм, в смеси с гелием в медицине применяется для облегчения расстройств дыхания. Но если в воздухе будет содержаться высокая концентрация неона, возможны головокружение, рвота, потеря сознания и даже смерть от удушья.
6. Азот (N2) — бесцветный газ без запаха и вкуса. Во взаимодействие вступает только с комплексными соединениями переходных металлов. Около 78% объёма воздуха приходится на азот, поэтому он считается нетоксичным. Однако при повышенном атмосферном давлении он оказывает наркотическое действие на центральную нервную систему. При недостатке кислорода происходит опьянение или удушье.

Химические соединения

Сложные вещества состоят из атомов двух и более элементов. Среди газов наиболее интересны следующие соединения:

1. Угарный газ (CO) — очень токсичное горючее бесцветное вещество, не обладающее запахом и вкусом. При попадании в организм образует прочный комплекс с гемоглобином и блокирует клеточное дыхание. Это приводит к отравлению, проявляющемуся головной болью, шумом в ушах и общей слабостью. В тяжёлых случаях возможны потеря сознания и смерть. Помочь пострадавшему можно при помощи искусственной вентиляции лёгких.
2. Углекислый газ (CO2) — бесцветное вещество с еле уловимым кисловатым запахом газированной воды. В природе в большом количестве образуется при гниении и горении органических соединений, выделяется при дыхании. Если его содержание в воздухе превышает 10%, у человека развиваются симптомы удушья, более высокие концентрации могут нарушать сознание и даже приводить к смертельному исходу.
3. Метан (CH4) — газ без цвета, запаха, вкуса. Малотоксичен, поскольку химически инертен и плохо растворяется в воде и крови. Однако хроническое воздействие метана на организм неблагоприятно влияет на центральную нервную систему. Это вещество является основной частью природного газа, используемого в быту. При утечке он взрывоопасен, поскольку контактирует с воздухом.
4. Дифторид кислорода (OF2) — бесцветный ядовитый газ с раздражающим запахом. Очень опасен для окружающей среды. Его смертельная доза ниже, чем у синильной кислоты. Он очень глубоко проникает в ткани организма и растворяется в них, вызывая сильнейшее раздражение и затрудняя дыхание. Областью его применения является ракетная техника, где на основе его смесей с другими веществами производится топливо.
5. Трёхфтористый азот (NF3) — бесцветный ядовитый тяжёлый газ с характерным запахом плесени. Он относительно инертен при комнатной температуре, слабо растворим в воде, но при нагревании вызывает коррозию металлов и взрывается в смеси с газами, обладающими восстановительными свойствами.
6. Четырёхфтористый углерод (CF4) — бесцветный газ без запаха. Практически нетоксичен, активно используется в качестве холодильного агента под коммерческими названиями «фреон» или «хладон». Четырёхфтористый углерод способен вызывать сильный парниковый эффект и не вносит существенный вклад в него только благодаря низкой концентрации в атмосфере.

Конечно, это далеко не полный список газов. Человечеству известно ещё множество веществ, в стандартных условиях находящихся в таком агрегатном состоянии.

И вполне вероятно, что в дальнейшем их будет открыто ещё больше.

Газообразные вещества — это подвижные соединения атомов одного или нескольких элементов, которые при стандартных условиях обладают очень слабыми связями между своими частицами. Они имеют самое большое распространение во Вселенной, поэтому их список довольно обширен, а индивидуальные свойства отличаются от прочих агрегатных состояний и друг от друга.

Физические свойства

Газ и жидкость довольно близки по характеристикам. В обоих этих состояниях вещества обладают текучестью и сопротивляемостью деформации. Известный русский учёный-естествоиспытатель М. В. Ломоносов в своих конспектах даже употреблял термин «упругая жидкость» вместо газа, но у других учёных он не прижился.

Конечно, есть у них и различия. Жидкость имеет фиксированный объём, а вещество в газообразном состоянии стремится заполнить всё доступное пространство. Это и является его основной особенностью.

Кроме того, в газообразном состоянии вещества легко смешиваются между собой и имеют высокую сжимаемость.

Свойства газов описываются с помощью физических характеристик. Главные из них следующие:

• давление;
• объём;
• количество частиц;
• температура.

При сжатии и охлаждении газ можно сделать жидким. Это явление называется испарением. Если же при снижении температуры он переходит в твёрдое агрегатное состояние, процесс именуется сублимацией.

Примеры с названиями и формулами

Удельный вес газообразных веществ во Вселенной очень высок. Они образуют межзвёздную среду, туманности, звёзды, атмосферы планет и другие составляющие космоса. Газы в химии классифицируются на простые вещества и химические соединения. При этом свойства каждого соединения зависят не только от того, какие элементы таблицы Менделеева входят в его состав, но и от числа их частиц.

Простые вещества

Если газ состоит из одной частицы, он называется атомарным. К таким относятся гелий и неон. Если он образован несколькими частицами одного химического элемента, то его называют молекулярным. Это водород, кислород, озон, азот и другие газы. Им соответствуют следующие характеристики:

1. Водород (H2) — самое распространённое химическое вещество во Вселенной. Он бесцветен, не имеет ни запаха, ни вкуса. Не является ядовитым, но взрывоопасен, поскольку загорается в присутствии окисляющих веществ, а в смеси с воздухом образует гремучий газ.
2. Гелий (He) — второе по распространённости и лёгкости вещество. Как и водород, не имеет запаха и вкуса. Он не вступает во взаимодействия с другими химическими веществами и не является токсичным, но его вдыхание бывает опасным для здоровья, поскольку препятствует поступанию кислорода в лёгкие.
3. Дикислород (O2) — третье по распространённости соединение в природе. Бесцветный и безвкусный газ без запаха, имеющий очень важную биологическую роль. Именно с его помощью осуществляется дыхание большинства живых существ, кислород широко используют в медицине. Однако длительное вдыхание 90%-го газа опасно для здоровья и вызывает тахикардию, рвоту, пневмонию и судороги. В норме в лёгкие должна поступать смесь, содержание кислорода в которой не превышает 60%.
4. Озон (O3) — модификация кислорода, состоящая из трёх атомов. Она, в отличие от двухатомной, обладает резким специфическим запахом и голубым цветом. Озон очень ядовит, он раздражает органы дыхания, оказывает канцерогенное и мутагенное действие на организм, может даже привести к преждевременной смерти.
5. Неон (Ne) — инертный газ без цвета, вкуса и запаха. Обладает наркотическим воздействием на организм, в смеси с гелием в медицине применяется для облегчения расстройств дыхания. Но если в воздухе будет содержаться высокая концентрация неона, возможны головокружение, рвота, потеря сознания и даже смерть от удушья.
6. Азот (N2) — бесцветный газ без запаха и вкуса. Во взаимодействие вступает только с комплексными соединениями переходных металлов. Около 78% объёма воздуха приходится на азот, поэтому он считается нетоксичным. Однако при повышенном атмосферном давлении он оказывает наркотическое действие на центральную нервную систему. При недостатке кислорода происходит опьянение или удушье.

Химические соединения

Сложные вещества состоят из атомов двух и более элементов. Среди газов наиболее интересны следующие соединения:

1. Угарный газ (CO) — очень токсичное горючее бесцветное вещество, не обладающее запахом и вкусом. При попадании в организм образует прочный комплекс с гемоглобином и блокирует клеточное дыхание. Это приводит к отравлению, проявляющемуся головной болью, шумом в ушах и общей слабостью. В тяжёлых случаях возможны потеря сознания и смерть. Помочь пострадавшему можно при помощи искусственной вентиляции лёгких.
2. Углекислый газ (CO2) — бесцветное вещество с еле уловимым кисловатым запахом газированной воды. В природе в большом количестве образуется при гниении и горении органических соединений, выделяется при дыхании. Если его содержание в воздухе превышает 10%, у человека развиваются симптомы удушья, более высокие концентрации могут нарушать сознание и даже приводить к смертельному исходу.
3. Метан (CH4) — газ без цвета, запаха, вкуса. Малотоксичен, поскольку химически инертен и плохо растворяется в воде и крови. Однако хроническое воздействие метана на организм неблагоприятно влияет на центральную нервную систему. Это вещество является основной частью природного газа, используемого в быту. При утечке он взрывоопасен, поскольку контактирует с воздухом.
4. Дифторид кислорода (OF2) — бесцветный ядовитый газ с раздражающим запахом. Очень опасен для окружающей среды. Его смертельная доза ниже, чем у синильной кислоты. Он очень глубоко проникает в ткани организма и растворяется в них, вызывая сильнейшее раздражение и затрудняя дыхание. Областью его применения является ракетная техника, где на основе его смесей с другими веществами производится топливо.
5. Трёхфтористый азот (NF3) — бесцветный ядовитый тяжёлый газ с характерным запахом плесени. Он относительно инертен при комнатной температуре, слабо растворим в воде, но при нагревании вызывает коррозию металлов и взрывается в смеси с газами, обладающими восстановительными свойствами.
6. Четырёхфтористый углерод (CF4) — бесцветный газ без запаха. Практически нетоксичен, активно используется в качестве холодильного агента под коммерческими названиями «фреон» или «хладон». Четырёхфтористый углерод способен вызывать сильный парниковый эффект и не вносит существенный вклад в него только благодаря низкой концентрации в атмосфере.

Конечно, это далеко не полный список газов. Человечеству известно ещё множество веществ, в стандартных условиях находящихся в таком агрегатном состоянии.

И вполне вероятно, что в дальнейшем их будет открыто ещё больше.