Соединение, находящееся в одном из основных агрегатных состояний, когда составляющие его частицы слабо связаны друг с другом, называется газом или газообразным веществом. Частицы газа движутся хаотично и в некоторых случаях могут переходить в жидкое и твердое состояние.

Получение

Это вещества, которые в нормальных условиях остаются в газообразном агрегатном состоянии. Их можно разделить на две группы:

  • простые – азот, кислород, хлор;
  • комплекс – аммиак, метан, углекислый газ.

Газы выделяются из атмосферы или природного газа в результате окисления и адсорбции примесей.

Образованию газообразного состояния веществ способствуют изменения нормальных условий. Жидкие или твердые вещества нагреваются, тем самым разрывая химические связи и выделяя отдельные молекулы в воздух. Например, жидкая вода при нагревании легко превращается в водяной пар, а твердый йод выделяет пары фиолетового цвета.

Газообразные вещества

Рис. 1. Фиолетовые пары йода.

В лабораториях газ получают путем разложения (сгорания) сложных веществ или реакции жидких и твердых соединений. Способы получения некоторых газов:

  • водород:
    Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑;
  • кислород:
    2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2↑;
  • углекислый газ:
    СаСО3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑;
  • аммиак:
    NH4Cl + NaOH = NaCl + H2O + NH3↑.

Газообразные вещества

Рис. 2. Приобретение кислорода.

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, и расстояние между ними значительно превышает их диаметр. Из-за такого расположения частиц газы не имеют формы и легко смешиваются и сжимаются.

Газообразные соединения принимают форму сосуда, в котором они помещены. Ударяясь о стенки сосуда с определенной скоростью, газы создают давление. Чем интенсивнее молекулы действуют на сосуд, тем выше давление.

Различные газообразные соединения смешиваются друг с другом во всех пропорциях. Природный газ представляет собой смесь метана, водорода, сероводорода, углекислого газа, азота и гелия. Атмосфера состоит из смесей простых и сложных газообразных веществ — азота, кислорода, водорода, углекислого газа, водяного пара.

Газообразные вещества

Рис. 3. Взаимосвязь газов в атмосфере.

При сжатии объем газов становится значительно меньше. Например, объем кислорода уменьшается в 200 раз.

Описание некоторых газообразных веществ представлено в таблице.

Газ

Формула

Физические свойства

быть на природе

Водород

Н2

Самый легкий газ, в 14,5 раз легче воздуха. Не имеет вкуса, запаха, цвета. Плохо растворим в воде (18,8 мл/100 г), но растворим в металлах, особенно палладии. Сжижается при -252,76°C

В земной коре — 1%, небольшое количество в атмосфере. Большая часть водорода присутствует в виде соединений

Кислород

О2

Он не имеет вкуса, цвета и 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. Морские и пресные воды содержат 85% кислорода. В атмосфере – 20 %

Азот

Н2

Бесцветный газ без запаха. Плохо растворим в воде (2,3 мл/100 г). Атомы азота соединены тройной связью, которую трудно разорвать. Сжижается при -195,8°C

В атмосфере – 78%. Один из наиболее распространенных элементов, встречающихся за пределами Земли. Содержит белки

Хлор

Кл2

Желто-зеленый газ с запахом. Легко сжижается даже при -34°C. При давлении 0,8 МПа и комнатной температуре он становится жидким. Плохо растворим в воде (1,48 мл/100 г), растворим в бензоле и хлороформе

Самый распространенный галоген. Встречается в природе только в минералах

Углекислый газ

СО2

Бесцветный газ, без запаха при низких концентрациях. В больших количествах имеет кисловатый запах. В 1,5 раза тяжелее воздуха. Кристаллизуется при -78,3°С. Жидкое состояние достигается при комнатной температуре и давлении 6 МПа

В атмосфере содержится менее 1 %

Аммиак

NH3

Бесцветный газ с резким запахом. В два раза тяжелее воздуха. Растворим в воде

Образуется при распаде 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 – это вещество, состоящее из беспорядочно движущихся частиц – молекул или атомов. Газообразные соединения могут быть получены путем выделения из атмосферы путем адсорбции и окисления. Газ получают также из жидких и твердых веществ в изменяющихся условиях или при взаимодействии простых и сложных веществ. Газы не имеют формы, легко смешиваются друг с другом и равномерно распределяются в замкнутом пространстве. Самый распространенный газ в атмосфере — азот. Самый легкий газ.