تتواجد المادة على سطح الأرض بأشكال متعددة، سواء كانت صلبة أو سائلة أو غازية، ولكل من هذه المواد خصائصها المميزة، وتوجد بعض هذه المواد على الأرض بتلك الأشكال المختلفة.
الغازات
كانت الغازات لغزا للعلماء الأوائل، الذين حيرتهم حركتها الحرة وعدم وزنها الملموس. ولم يحددوا أن الغازات تشكل حالة من المادة حتى القرن السابع عشر. وبعد دراسة أعمق، بدأوا في مراقبة خصائص ثابتة تحدد الغازات. فأدركوا أن جزيئات الغاز لديها مساحة أكبر للتحرك بحرية من جزيئات المواد الصلبة أو السائلة ولها خصائص مشتركة.
الغازات تميزها الكثافة القليلة
تحتوي الغازات على جزيئات متناثرة موزعة عبر حجم معين، وبالتالي تكون أقل كثافة منها في حالاتها الصلبة أو السائلة، وكثافتها المنخفضة تعطي سيولة للغازات، مما يسمح لجسيمات الغاز بالتحرك بسرعة وبشكل عشوائي، أو التوسع أو التعاقد دون تحديد موضع ثابت، ومتوسط المسافات بين الجزيئات كبير بما يكفي لأن التفاعلات بين الجزيئات لا تتداخل مع حركتها.
الغازات لها شكل غير محدد
الغازات ليس لها شكل أو حجم محدد ، الحركة العشوائية لجزيئات الغاز تسمح لها بالتوسع لتشغل حجم الحاوية التي تحتفظ بها بالكامل ، لذلك يشير حجم الغاز إلى مساحة الحاوية التي تحتوي جزيئاتها على نطاق للتحرك ، و ينتج عن هذه الخاصية غازات تحتل مساحة أكبر مما هي في حالتها السائلة أو الصلبة ، الغازات تختلف ايضا قدرتها على التوسع عن طريق كميات التغيرات في درجة الحرارة و الضغط.
خاصية الانضغاطية و التوسعية في الغازات
إن الكثافة المنخفضة للغازات تجعلها قابلة للضغط لأن جزيئاتها يمكن وضعها بعيدًا عن بعضها البعض ، هذا يسمح لهم بالتحرك بحرية لتتناسب مع فجوات الفضاء بينهما ، كما أن الغازات قابلة للانضغاط ، فإنها قابلة للتوسيع أيضًا ، إن حرية الجزيئات الغازية تجعلها تتخذ شكل أي حاوية توضع فيها ، لتعبئة حجم الحاوية.
انتشارية الغازات
نظرًا للمسافات الكبيرة بين جزيئات الغاز، يمكن لاثنين أو أكثر من الغازات الخلط بسهولة وسرعة مع بعضها البعض لتشكيل خليط متجانس، ويُسمى هذا العملية الانتشار.
الضغط في الغازات
تتحرك جزيئات الغاز بحركة ثابتة ومستمرة، وتمارس الضغط أو القوة على السطح الداخلي للحاويات، ويختلف الضغط اختلافا تبعا لكمية الغاز المحتجزة في حجم الحاوية، درجة الحرارة، والضغط.
قوانين الغازات الهامة
نظرا لأن الغازات المختلفة تتصرف بنفس الطريقة ولها خصائص متشابهة، فمن الممكن كتابة معادلة واحدة تشمل الحجم والضغط ودرجة الحرارة وكمية الغاز، ويعتبر القانون الأساسي لفهم سلوك الغازات الحقيقية هو قانون الغاز المثالي وقانون بويل وقانون شارلز وغاي لوساك وقانون دالتون.
قانون الغاز المثالي
يربط قانون الغاز المثالي بين ضغط وحجم وكمية ودرجة حرارة الغاز المثالي، وينطبق هذا القانون على الغازات الحقيقية عند درجة حرارة وضغط معينين.
قانون بويل
عند درجة حرارة ثابتة، يكون حجم الغاز عكسيًا متناسبًا مع ضغطه.
قانون تشارلز و جاي لوساك
القانونان المثاليان للغاز، قانون تشارلز وقانون جاي-لوساك، مرتبطان ببعضهما، حيث ينص قانون تشارلز على أن الضغط ثابت لمختلف أنواع الغازات، وأن حجم الغاز المثالي يتناسب طرديًا مع درجة الحرارة، بينما يقول قانون جاي-لوساك إنه في حجم ثابت لحاوية من الغاز، يكون الضغط يتناسب طرديًا مع درجة حرارته.