تندرج الغازات ضمن الحالات الثلاث للمادة، حيث تتشكل المادة عادةً في حالات صلبة، سائلة، أو غازية، وتتحول بين هذه الحالات عندما تتعرض لدرجات حرارة مختلفة، ولكن هناك بعض المواد التي تكون في الحالة الغازية عند درجات حرارة عادية.
أنواع الغازات
الغازات الأولية
عند إجراء بحث حول الغازات، نجد أن الغازات الأولية هي غازات توجد في درجات حرارة عادية، ولكن عند تغيير درجة الحرارة، تتحول المادة إلى شكل آخر، ومن بين هذه الغازات الأولية
- الهيدروجين (H)
- نيتروجين (ن)
- الأكسجين (O)
- الفلور (F)
- الكلور (Cl)
- الهليوم (He)
- نيون
- أرجون (Ar)
- كريبتون
- زينون (Xe)
- رادون
الغازات النقية والمختلطة
تتنوع الغازات بشكل كبير، إذ يمكن أن تتكون من ذرة واحدة مثل النيون والغازات النبيلة، أو تتكون من ذرتين متحدتين مثل الغازات الجوية مثل الأكسجين، الهيدروجين، النيتروجين، وهي تعتبر جزءاً من المركبات الجزيئية.
يمكن أن تتكون الغازات النقية من أكثر من نوع من الذرات المختلفة، على سبيل المثال، غاز ثاني أكسيد الكربون يتكون من ذرتي أكسجين وذرة كربون واحدة، مما يجعله مركبًا.
تُعَدُّ الغازات المختلطة مكوَّنة من أكثر من غاز نقي، حيث يوجد الكثير من الغازات بهذه الصورة وتوجد في الغلاف الجوي. ومن أمثلة الغازات النقية والمختلطة:
- الأسيتيلين
- هواء
- الأمونيا
- أرسين
- البنزين
- ثلاثي فلوريد البورون
- بوتادين 1.3
- البيوتان
- نشبع
- أول أكسيد الكربون
- ديبوران
- الإيثان
- الإيثيلين
- أكسيد الإثيلين
- جيرمان
- هالوكربون 14
- الميثان
- الميثانول
- كلوريد الميثيل
- أكسيد النيتريك
- ثاني أكسيد النيتروجين
- بنتان
- الفوسفين
- البروبان
- البروبيلين
- رباعي كلوريد السيليكون
- ثاني أكسيد الكبريت
الغازات السامة
تعتبر الغازات الضارة من الغازات التي تسبب ضررًا كبيرًا عند استنشاقها أو عند تعرض الأشخاص لها. قد تؤدي بعض الغازات إلى الوفاة، في حين أن الغازات الأخرى قد تسبب الغثيان أو الدوخة. يجب تجنب التعرض لهذه الغازات حتى لا تتراكم في الدم وتسبب العديد من المشاكل.
بعض الأمثلة عن الغازات السامة:
- الزرنيخ
- البروم
- كلوريد البروم
- برومو ميثان
- أول أكسيد الكربون
- الكلور
- خماسي فلوريد الكلور
- الكلور ثلاثي فلوريد
- مركبات الكربون الكلورية فلورية
- كلوروبكرين
- سيانوجين
- كلوريد السيانوجين
- ديازوميثان
- ديبوران
- ثنائي كلورو أسيتيلين
- ديكلوروسيلان
- الفورمالديهايد
- جيرمان
- سداسي إيثيل رباعي الفوسفات
- الكبريت رباعي فلوريد
- سداسي فلوريد التيلوريوم
- رباعي إيثيل بيروفوسفات
- رباعي إيثيل ثنائي الفوسفات
- ثلاثي فلورو أسيتيل كلوريد
- سداسي فلوريد التنغستن
الصيغ الكيميائية للغازات
تعتبر الصيغ الكيميائية أمرًا مهمًا للغاية، حيث تميز الغازات بين بعضها البعض في الأسماء والخصائص، ومن المهم معرفة الفروق بين الغازات ومميزاتها وأضرارها وتطبيقاتها المختلفة، على سبيل المثال
غاز البترول المسال
يُعَدُّ غاز البترول المسال مهمًا جدًا، خاصةً في فصل الصيف حيث يستخدم في الشواء ويُعَدُّ منقذًا حقيقيًا في بعض الأعمال مثل أعمال المنازل أو في التجارة، ويستخدم في البوتاجاز وهو خليطٌ من البروبان والبيوتان، ويُعَدُّ منتجًا مهمًا عالميًا والأكثر شهرة.
المميزات
- غاز نظيف
- قليل الانبعاثات
- متوفر
- سهل التخزين
- يتم نقله تحت ضغط منخفض.
التطبيقات
- الطبخ في البيوت.
- التدفئة والتبريد بالسيارات.
- إنتاج الطاقة عن طريق حرقه.
- حرق الأعشاب الضارة.
البروبان
يعد البروبان غاز مسالًا من مشتقات البترول، ويتوافق مع معدات مختلفة، حيث تتغير استخداماته وتجدد حيويته بتغير الكتلة الحيوية الخاصة به، على الرغم من أن تركيبات الغاز المسال تعتبر شائعة.
المميزات
- غاز نظيف.
- سهل التخزين والنقل.
- غاز غير ضار بالبيئة
التطبيقات
- غاز البوتاجاز في الطبخ.
- إنتاج الطاقة عن طريق حرق الوقود.
- التدفئة والتبريد.
الغاز الطبيعي
يعتبر الغاز الطبيعي مهمًا للغاية للإنسان، وخاصة في المنازل حيث يستخدم في الطهي والتدفئة. ينتج الغاز الطبيعي من مكونات عضوية في باطن الأرض، ومع مرور الوقت يتكون الغاز ويتم استخراجه من الآبار الخاصة به أو مع البترول.
المميزات
- عندما يحترق، يعتبر غير ضار للبيئة.
- أرخص من الزيوت البترولية.
التطبيقات
- الطبخ.
- توليد الطاقة والتدفئة.
- الاستخدامات الصناعية الكثيرة.
الهيدروجين
يعتبر غاز الهيدروجين من الغازات الموجودة في الجو ويعتبر من أرخص الغازات التي يتم إنتاجها ونظيف أيضًا، ولكن يجب التعامل معه بحذر لأنه غير مرئي للعين المجردة.
المميزات
- لا يسبب أي ضرر للبيئة حيث يتركز على إطلاق بخار الماء فقط في الهواء.
- لا يتسبب في الانبعاثات الضارة.
التطبيقات
- يستخدم في خلايا الوقود وإنتاج الطاقة.
- المركبات الفضائية.
خصائص الغازات
تتميز الغازات بسهولة الانضغاط وتأخذ مساحة أكبر من السوائل والمواد الصلبة التي يمكن تحويل الغازات إليها.
الانضغاط
- تعتبر هذه الخاصية مميزة للغازات، حيث يمكن ضغط الغاز بسهولة وتعبئته في أسطوانات للتنقل، ويمكن سحب المكبس في الأسطوانة لإيجاد فراغ، ثم يتم سحب الخليط من الهواء والغاز وبعد ذلك يتم ضغط المكبس للداخل لخلط الغاز والهواء وضغطهما لحجم صغير جداً.
- ضغط الغاز تعتبر نسبة بين حجمه قبل كبسه في الأسطوانة وبعد الكبس حيث يكون نسبة الضغط في السيارات الحديثة حوالي 9/1 وهي نسبة كبيرة فبعد الضغط تعمل شعلة الإشعال التي توجد في أعلى الأسطوانة وعند حدوث انفجار ويعتبر هذا السبب في المرحلة الأخيرة وهي إخراج العوادم والتخلص منها خارج السيارة.
- السوائل لا تتميز بقابلية الانضغاط، حيث تكون المسافات بين جزيئات السائل أقل بكثير من المسافات بين جزيئات الغاز. لذا يكون من الصعب ضغط المواد الصلبة، حيث تكون المسافات البينية بين جزيئاتها أقل بكثير من تلك في السوائل. ومع ذلك، هناك بعض المواد النادرة التي يمكن ضغطها من المواد الصلبة، مثل المواد المطاطية الطبيعية والاصطناعية مثل كرات المضر.
التمدد
تتميز الغازات أيضا بخاصية التمدد حيث يسهل على الغاز أن ينتشر في جميع أركان المكان الموجود به ويمكن ملاحظة ذلك عن طريق كسر البيض الفاسد حيث تنتشر الرائحة في أرجاء البيت وتمثل هذه الرائحة هي رائحة غاز كبريتيد الهيدروجين H2S حيث ينتشر ويملأ المكان.
حجم الغازات
يوجد اختلاف بين أحجام الغازات والسوائل والمواد الصلبة، حيث يمكن لهم أن يكونوا لهم نفس الكتلة ولكن يختلفون في الحجم. الغازات تأخذ حجم المكان الذي يوجدون فيه، بينما لا يتغير حجم المواد السائلة والصلبة باختلاف الإناء الذي يحتوي عليها أو المكان الذي يتواجدون فيه. على سبيل المثال، يمكن أخذ جرام من غاز الأكسجين المسال، ونقطة غليانه -183 درجة مئوية، ويكون حجمه في ذلك الوقت 0.894. ويمكن لنفس الكمية من الغاز أن تكون لها حجم مختلف عند درجات حرارة مختلفة، مما يدل على أن حجم الغاز يعتمد على الحجم ودرجة الحرارة. كمثال آخر، فإن حجم غاز ثاني أكسيد الكربون يكون 556 مل عند درجة الحرارة العادية، ويعتبر أكبر بحوالي 850 مرة في الحالة الصلبة. بشكل عام، تكون حجوم الغازات أكبر من حجوم السوائل بما يقرب من 800 مرة.
في ختام البحث العلمي عن الغازات، يعد هذا المجال مجالا واسعا جدا للدراسة؛ حيث يوجد العديد من الغازات، ولكل غاز خصائصه الخاصة. بالتالي، يمكنك إجراء بحث موسع عن الغازات لمعرفة جميع الخصائص المتعلقة بها ورؤية المعادلات المهمة التي تدرس تغير هذه الخصائص وتحول الغازات إلى صور أخرى.