DUJOS: SAVYBĖS, ELGSENA, FORMA, PAVYZDŽIAI - CHEMIJA - 2025

Kad dujos yra visi šių medžiagų, arba junginių, kurių agregacija narės yra silpna ir išsklaidyta, nors ir labai priklauso nuo temperatūros ir slėgio sąlygoms, reguliuojančių virš jų. Jie yra bene antra gausiausia materijos forma visoje Visatoje po plazmos.

Žemėje dujos sudaro atmosferos sluoksnius, nuo egzosferos iki troposferos ir oro, kuriuo kvėpuojame. Nors dujos yra nematomos, kai jos pasklinda didelėse erdvėse, tokiose kaip dangus, jos aptinkamos debesų judėjimu, malūno ašmenų posūkiais ar garais, kurie iškvepiami iš mūsų burnos šaltame klimate.

Dujų galima pastebėti pramoniniuose ar namų dūmtraukiuose, taip pat dūmų bokštuose, kylančiuose iš ugnikalnių. Šaltinis: Pxhere.

Taip pat, žvelgiant į neigiamus aplinkos aspektus, jis pastebimas juoduose dūmuose iš transporto priemonių išmetimo vamzdžių, gamyklose esančių bokštų dūmų kolonose arba dūmuose, kylančiuose deginant mišką.

Jūs taip pat susiduriate su dujiniais reiškiniais, kai matote garus, kurie išeina iš kanalizacijos, pelkėse ir kapinėse, burbuliuojančiuose žuvų rezervuarų viduje, į dangų išleidžiamų helio balionų puokštėse, deguonis, kurį augalai išskiria dėl jų fotosintezės ir netgi raugimo ir vidurių pūtimo metu.

Jei stebimos dujos, tai reiškia, kad įvyko cheminė reakcija, nebent jos yra fiksuotos ar įsisavinamos tiesiai iš oro, pagrindinis dujų šaltinis (paviršutiniškai) planetoje. Kylant temperatūrai, visos medžiagos (cheminiai elementai) virsta dujomis, įskaitant metalus, tokius kaip geležis, auksas ir sidabras.

Nepriklausomai nuo cheminės dujų prigimties, jos visos turi bendrą atstumą, kuris atskiria jų daleles (atomus, molekules, jonus ir kt.), Kurios chaotiškai ir savavališkai juda per nurodytą tūrį ar erdvę.

Dujų savybės

Kietųjų, skystųjų ir dujų molekulių skirtumai

Fizinis

Fizinės dujų savybės skiriasi priklausomai nuo to, kokia medžiaga ar junginys yra susijęs. Dujos paprastai siejamos su blogais kvapais arba puvimo reakcija dėl sieros kiekio arba dėl lakiųjų aminų. Lygiai taip pat jie vizualizuojami žalsvai, rudomis ar gelsvomis spalvomis, kurios baugina ir suteikia blogą ženklą.

Tačiau dauguma dujų arba bent jau gausiausios iš tikrųjų yra bespalvės ir bekvapės. Nors jie yra nemandagūs, jie gali būti jaučiami ant odos ir nesipriešina judėjimui, net sukurdami klampius sluoksnius kūnuose, kurie praeina pro juos (kaip nutinka su lėktuvais).

Visos dujos gali patirti slėgio ar temperatūros pokyčius, dėl kurių jos virsta atitinkamais skysčiais; tai yra, jie patiria kondensaciją (jei aušina) arba suskystėja (jei „spaudžiami“).

Kondensatas; iš dujinės būsenos į skystą būseną

Kita vertus, dujos gali ištirpti skysčiuose ir kai kuriose poringose ​​kietose medžiagose (tokiose kaip aktyvuota anglis). Pūsleliai susidaro susikaupus dujoms, kurios dar neištirpo terpėje ir išeina į skysčio paviršių.

Elektrinis ir šilumos laidumas

Normaliomis sąlygomis (be jų dalelių jonizacijos) dujos yra blogos šilumos ir elektros laidininkai. Tačiau kai jie patiria stresą su daugeliu elektronų, jie leidžia pro juos praeiti srovei, kaip tai matyti žaibiškai audrų metu.

Kita vertus, esant žemam slėgiui ir veikiant elektriniam laukui, kai kurios dujos, ypač kilmingosios ar tobulosios, užsidega, o jų lemputės naudojamos reklamų ir naktinių plakatų (neoninių šviesų) dizainui, taip pat garsiojoje gatvių žibintų elektros išlydžio lempos.

Kalbant apie šilumos laidumą, daugelis dujų elgiasi kaip šilumos izoliatoriai, todėl jų įterpimas į pluoštų, audinių ar stiklo plokščių užpildymą padeda išvengti šilumos patekimo pro jas ir palaiko pastovią temperatūrą.

Tačiau yra dujų, kurios gerai laidžia šilumą ir gali sukelti sunkesnius nudegimus nei tos, kurias sukelia skysčiai ar kietos medžiagos; pavyzdžiui, kaip tai atsitinka su iškeptų keksiukų (arba empanadų) karštu garu arba garų purkštukais, kurie išeina iš katilų.

Reaktyvumas

Paprastai reakcijos, susijusios su dujomis, arba ten, kur jos vyksta, yra klasifikuojamos kaip pavojingos ir varginančios.

Jų reaktyvumas vėlgi priklauso nuo jų cheminės prigimties; Tačiau labai lengvai plečiantis ir judant, reikia būti atsargesniems ir valdyti, nes jie gali sukelti drastišką slėgio padidėjimą, dėl kurio kyla pavojus reaktoriaus struktūrai; Jau nekalbant apie tai, kiek degios ar nedegios yra šios dujos.

Dujų elgsena

Makroskopiniu būdu galima susidaryti vaizdą apie dujų elgseną, matant, kaip ore sklinda dūmai, žiedai ar literatūrinės cigarečių „kalbos“. Panašiai, kai sprogo dūmų granata, įdomu išsamiai apibūdinti šių skirtingų spalvų debesų judėjimą.

Tačiau tokie stebėjimai priklauso nuo oro poveikio, taip pat dėl ​​to, kad dūmuose yra labai smulkių kietų dalelių. Todėl šių pavyzdžių nepakanka, kad būtų padaryta išvada dėl tikrojo dujų elgesio. Vietoj to buvo atlikti eksperimentai ir išplėtota kinetinė dujų teorija.

Molekuliniu ir idealiu atveju dujinės dalelės elastingai susiduria viena su kita, turėdamos linijinį, sukimosi ir vibracinį poslinkį. Jie turi vidutinę energiją, leidžiančią laisvai keliauti per bet kurią erdvę beveik nesikišant ar nesusiduriant su kita dalele, nes aplink jas didėja tūris.

Jos elgesys susimaišys su nepaprastu Browno judėjimu ir kai kuriais biliardo kamuoliukų, nesiliaujančių vienas nuo kito ir stalo sienų, susidūrimais; jei nėra sienų, jos pasiskirstys į begalybę, nebent jas sulaiko jėga: gravitacija.

Dujų forma

Dujos, skirtingai nuo skysčių ir kietų medžiagų, nėra kondensuotos rūšies; tai yra, jo dalelių agregacija ar sanglauda niekada nesugeba apibrėžti formos. Jie su skysčiais dalijasi tuo, kad visiškai užima talpyklos, kurioje yra jie, tūrį; tačiau jie neturi paviršiaus ir paviršiaus įtempimo.

Jei dujų koncentracija yra didelė, plika akimi galima pamatyti jų „liežuvius“ ar jau aprašytas makroskopines formas. Anksčiau ar vėliau jie išnyks dėl vėjo ar tiesiog dujų išsiplėtimo. Todėl dujos apima visus ribotos erdvės kampus, sukuriančius labai homogeniškas sistemas.

Dabar teorija dujas patogiai laiko sferomis, kurios sunkiai susiduria su savimi; bet kai jie tai daro, jie elastingai atsigauna.

Šios sferos yra plačiai atskirtos viena nuo kitos, todėl dujos praktiškai yra „pilnos“ vakuumo; taigi jo universalumas pereiti per menkiausią plyšį ar įtrūkimą ir lengvumas juos žymiai suspausti.

Štai kodėl, nesvarbu, kokia uždaryta kepyklos įranga, jei vaikščiojate šalia, tikrai įsitikinsite, kad jums patiks šviežiai keptos duonos aromatas.

Dujų slėgis

Galima buvo tikėti, kad dėl to, kad dujų rutuliai ar dalelės yra taip išsisklaidę ir atskirti, jie nesugeba sukelti jokio slėgio kūnams ar daiktams. Tačiau atmosfera įrodo, kad toks įsitikinimas yra klaidingas: jis turi masę, svorį ir neleidžia skysčiams išgaruoti ar virti iš niekur. Virimo taškai matuojami esant atmosferos slėgiui.

Dujų slėgį galima kiekybiškai įvertinti, jei yra manometrai arba jei jie yra uždaromi induose su nedeformuotomis sienomis. Taigi, kuo daugiau dujų dalelių yra talpyklos viduje, tuo didesnis susidūrimų tarp jų ir jo sienų skaičius.

Šios dalelės, susidūrusios su sienomis, jas spaudžia, nes į jų paviršių nukreipiama jėga, proporcinga jų kinetinei energijai. Atrodo, kad idealūs biliardo kamuoliai būtų mesti į sieną; jei yra daug tokių, kurie smogė jiems dideliu greičiu, jis gali net sulūžti.

Vienetai

Dujų slėgio matavimus lydi daugybė vienetų. Vieni žinomiausių yra gyvsidabrio milimetrai (mmHg), pavyzdžiui, torras. Yra tarptautinės vienetų sistemos (SI), kurios apibūdina paskalį (Pa) pagal N / m ² ; o iš jo - kilo (kPa), mega (MPa) ir giga (GPa) paskalų.

Dujų tūris

Dujos užima ir išsiplečia visame rezervuaro tūryje. Kuo didesnis konteineris, tuo didesnis bus ir dujų tūris; tačiau tuo pačiu dalelių kiekiu sumažės ir jo slėgis, ir tankis.

Kita vertus, pačios dujos turi atitinkamą tūrį, kuris ne tiek priklauso nuo jų pobūdžio ar molekulinės struktūros (idealiu atveju), bet nuo slėgio ir temperatūros sąlygų, kurios jas valdo; tai yra jo molinis tūris.

Realybėje molinis tūris skiriasi priklausomai nuo dujų, nors variacijos yra nedidelės, jei jos nėra didelės ir nevienalytės molekulės. Pavyzdžiui, molinis amoniako tūris (NH ₃ , 22,079 L / mol) esant 0 ° C ir 1 atm skiriasi nuo helio (He, 22,435 L / mol) tūrio .

Visos dujos turi molinį tūrį, kuris keičiasi atsižvelgiant į P ir T funkcijas, ir nesvarbu, kiek jų dalelės yra, jų skaičius visada yra vienodas. Taigi iš tikrųjų jis gautas iš vadinamojo Avogadro skaičiaus (N _A ).

Pagrindiniai dujų įstatymai

Dujų elgsena šimtmečius buvo tiriama atliekant eksperimentus, išsamius stebėjimus ir aiškinant rezultatus.

Tokie eksperimentai leido sukurti daugybę įstatymų, kurie, sudėti į tą pačią lygtį (idealiųjų dujų), padėtų numatyti dujų reakcijas į skirtingas slėgio ir temperatūros sąlygas. Tokiu būdu yra ryšys tarp jo tūrio, temperatūros ir slėgio, taip pat jo apgamų skaičiaus tam tikroje sistemoje.

Tarp šių įstatymų yra šie keturi: Boyle'as, Charles'as, Gay-Lussac'as ir Avogadro.

Boyle'io dėsnis

Padidinkite slėgį sumažindami indo tūrį. Šaltinis: Gabrielis Bolívaras

Boyle'io dėsnis teigia, kad esant pastoviai temperatūrai idealių dujų tūris yra atvirkščiai proporcingas jų slėgiui; ty kuo didesnis konteineris, tuo mažesnis slėgis, kurį patirs jo sienos iš to paties dujų kiekio.

Karolio įstatymas

Kinietiški žibintai ar pageidaujami balionai. Šaltinis: Pxhere.

Karolio įstatymas teigia, kad esant pastoviam slėgiui idealių dujų tūris yra tiesiogiai proporcingas jų temperatūrai. Balionai demonstruoja Karolio dėsnį, nes jei jie yra kaitinami, jie pripučia šiek tiek daugiau, tuo tarpu, jei jie yra panardinti į skystą azotą, jie išsipučia, nes jų viduje esančių dujų tūris susitraukia.

Gėjų Lussako įstatymas

Gajaus-Lussaco dėsnis teigia, kad esant pastoviam tūriui, idealių dujų slėgis yra tiesiogiai proporcingas jų temperatūrai. Gerai uždarytoje katiloje, jei dujos kaitinamos palaipsniui, kiekvieną kartą slėgis jos viduje bus didesnis, nes katilo sienos nedeformuosis ir neišsiplečia; tai yra, jo tūris nesikeičia, jis yra pastovus.

Avogadro dėsnis

Galiausiai Avogadro dėsnis teigia, kad idealių dujų užimamas tūris yra tiesiogiai proporcingas jų dalelių skaičiui. Taigi, jei mes turime vieną molį dalelių (6,02 · 10 ²³ ), tada mes turėsime molinį dujų tūrį.

Dujų rūšys

Degios dujos

Tai yra tos dujos, kurių komponentai veikia kaip kuras, nes jie naudojami šilumai gaminti. Kai kurie iš jų yra gamtinės dujos, suskystintos naftos dujos ir vandenilis.

Pramoninės dujos

Tai yra pagamintos dujos, kurios visuomenei tiekiamos įvairioms reikmėms ir, pavyzdžiui, sveikatos, maisto, aplinkos apsaugos, metalurgijos, chemijos pramonei, saugumo sektoriams. Kai kurios iš šių dujų yra deguonis, azotas, helis, chloras, vandenilis, anglies monoksidas, propanas, metanas, azoto oksidas.

Inertinės dujos

Tai yra tos dujos, kurios tam tikromis temperatūros ir slėgio sąlygomis nesukelia jokios arba labai žemos cheminės reakcijos. Jie yra neonas, argonas, helis, kriptonas ir ksenonas. Jie naudojami cheminiuose procesuose, kuriuose būtini nereaktyvieji elementai.

Dujinių elementų ir junginių pavyzdžiai

Kokie yra periodinės lentelės dujiniai elementai Žemės sąlygomis?

Pirmiausia turime vandenilį (H), kuris sudaro H ₂ molekules . Taip eina helis (He), lengviausios tauriosios dujos; ir tada azotas (N), deguonis (O) ir fluoras (F). Šios trys paskutinės taip pat sudaro diatomines molekules: N ₂ , O ₂ ir F ₂ .

Po fluoro ateina neonas (Ne), po heliu einančios tauriosios dujos. Žemiau fluoro turime chloro (Cl), atsižvelgiant į Cl forma ₂ molekulių .

Toliau turime likusias taurias dujas: argoną (Ar), kriptoną (Kr), ksenoną (Xe), radoną (Rn) ir oganesoną (Og).

Todėl jie iš viso yra dvylika dujinių elementų; vienuolika, jei atmesime labai radioaktyvų ir nestabilų oganesoną.

Dujiniai junginiai

Be dujinių elementų, bus išvardyti ir kai kurie įprasti dujiniai junginiai:

-H ₂ S, vandenilio sulfidas, atsakingas už supuvusių kiaušinių kvapą

-NH ₃ , amoniakas, tai aštrus aromatas, kuris jaučiamas naudojamuose muiluose

-CO ₂ , anglies dioksidas, šiltnamio efektą sukeliančios dujos

-NO ₂ , azoto dioksidas

-NO, azoto monoksidas, dujos, kurios, kaip manoma, yra labai toksiškos, tačiau vaidina svarbų vaidmenį kraujotakos sistemoje

-SO ₃ , sieros trioksidas

-C ₄ H ₁₀ , butano

-HCl, vandenilio chloridas

-O ₃ , ozonas

-SF ₆ , sieros heksafluorido

Nuorodos

1. Whittenas, Davisas, Peckas ir Stanley. (2008). Chemija (8-asis leidimas). CENGAGE mokymasis.
2. Dujų savybės. Atgauta iš: chemed.chem.purdue.edu
3. Vikipedija. (2019 m.). Dujos. Atkurta iš: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018 m. Gruodžio 05 d.). Dujos - bendrosios dujų savybės. Atgauta iš: thinkco.com
5. Harvardo vyrų sveikatos stebėjimas. (2019 m.). Dujų būklė. Atkurta iš: health.harvard.edu
6. Elektronikos aušinimo redaktoriai. (1998 m. Rugsėjo 1 d.). Dujų šilumos laidumas. Atkurta iš: elektronika-cooling.com