Definicja pojęcia:

gaz

Gaz – jest jednym z czterech podstawowych stanów skupienia materii (pozostałe trzy to ciało stałe, ciecz i plazma). W tym stanie skupienia materii ciało fizyczne łatwo zmienia kształt i zajmuje całą dostępną mu przestrzeń. Ogromne oddzielenie poszczególnych cząstek gazu jest tym, co odróżnia gaz od cieczy i ciał stałych. To rozdzielenie zazwyczaj powoduje, że zwykle bezbarwny gaz jest niewidoczny do obserwacji za pomocą zmysłów.
  1. Pochodzenie terminu gaz
  2. Właściwości gazu
  3. Zastosowanie gazu

Gaz w czystej postaci może składać się z pojedynczych atomów (np. gazu szlachetnego, takiego jak neon, krypton czy radon), cząsteczek elementarnych wykonanych z jednego rodzaju atomu (np. tlenu) lub cząsteczek złożonych z różnych atomów (np. dwutlenku węgla). Mieszanina gazów, jaką jest na przykład powietrze, zawiera szereg czystych gazów.

Właściwości gazu wynikają z własności cząsteczek, które w fazie gazowej mają pełną swobodę ruchu. Bez przerwy przemieszczają się one w przestrzeni zajmowanej przez gaz. Między cząsteczkami nie występują prawie żadne oddziaływanie o dalekim zasięgu. Zderzenia to jedyne oddziaływanie, które zachodzą między cząsteczkami. Stan gazowy materii występuje między stanem ciekłym i plazmowym, przy czym stan plazmowy stanowi górną granicę temperatury dla gazów. Gazy atomowe o wysokiej gęstości, są klasyfikowane według ich statystycznego zachowania, jako gazy Bosego lub Fermiego. W standardowych warunkach gazy szlachetne (gazy elementarne takie jak hel – He, neon – Ne, argon – Ar, krypton – Kr, ksenon – Xe i radon – Rn) nie tworzą stabilnych cząsteczek dwuatomowych jak w przypadku innych pierwiastków chemicznych (takich jak wodór – H2, azot – N2, tlen – O2, fluor – F2 czy chlor – Cl2).
Gazy wzbudzone wysokim napięciem emitują różne kolory i intensywność. Źródło: shutterstock

Pochodzenie terminu gaz

Termin gaz został sformułowany pierwotnie przez flamandzkiego chemika Jan Baptist van Helmont (początek XVII wieku). W tym czasie odkrył dwutlenek węgla, czyli była to pierwsza nowo poznana mieszanina gazów po powietrzu. Gaz jest prawdopodobnie fonetyczną transkrypcją starożytnego greckiego słowa chaos, co znalazło potwierdzenie po raz pierwszy w dziełach Paracelsusa. Według terminologii Paracelsusa chaos oznaczał coś w rodzaju bardzo rzadkiej wody. Inną możliwością sformułowania terminu gaz jest to, że słowo to jest owładnięte przez gahsta (lub geistę ), co oznacza ducha. Stało się tak, ponieważ niektóre gazy sugerowały nadprzyrodzone pochodzenie, takie jak ich zdolność do uśmiercania, gaszenia ognia i występowania np. w kopalniach, studni, w ziemi i innych budzących podejrzenie miejscach. Natomiast francusko-amerykański historyk Jacques Barzun spekulował, że Van Helmont pożyczył słowo od niemieckiego Gäschta , co oznacza pianę powstałą w wyniku fermentacji.
Model chemiczny dwutlenku węgla, czyli drugiej po powietrzu poznanej mieszaninie gazów. Źródło: shutterstock

Właściwości gazu

Większość gazów jest trudna do bezpośredniej obserwacji, dlatego opisano je za pomocą czterech właściwości fizycznych lub cech makroskopowych, takich jak:

Te cztery cechy były wielokrotnie obserwowane przez naukowców takich jak Joseph Gay-Lussac, Jacques Charles, Robert Boyle, John Dalton i Amedeo Avogadro dla różnych gazów w różnych warunkach. Ich szczegółowe badania ostatecznie doprowadziły do ​​matematycznego związku między tymi właściwościami wyrażonymi, a prawem gazu doskonałego.

Cząsteczki gazu są szeroko oddzielone od siebie, a zatem mają słabsze wiązania międzycząsteczkowe niż ciecze lub ciała stałe. Te siły międzycząsteczkowe wynikają z oddziaływań elektrostatycznych między cząsteczkami gazu. Podobnie naładowane obszary różnych cząstek gazu odpychają się, podczas gdy przeciwnie naładowane obszary różnych cząstek gazu przyciągają się, a gazy zawierające stale naładowane jony są znane jako plazmy. Związki gazowe z polarnymi wiązaniami kowalencyjnymi posiadają równowagę ładunku, a zatem doświadczają stosunkowo silnych sił międzycząsteczkowych, podczas gdy ładunek cząsteczki związku pozostaje neutralny. W niepolarnych wiązaniach kowalencyjnych występują przejściowe, losowo indukowane ładunki cząsteczek i powodowanych przez nie oddziaływań elektrostatycznych, co określa się mianem sił Van der Waalsa. Oddziaływanie tych sił międzycząsteczkowych zmienia się w obrębie substancji, która określa wiele właściwości fizycznych unikalnych dla każdego gazu.

Porównując do innych stanów skupienia materii gazy mają małą gęstość i lepkość. Ciśnienie i temperatura wpływają na cząsteczki w określonej objętości. Ta zmiana separacji cząstek i prędkości określana jest jako ściśliwość. Rozdział i wielkość cząstek wpływa na właściwości optyczne gazów, co wpływa z kolei na załamywanie światła przez gazy (właściwości optyczne – załamania światła). Ponadto cząstki gazu rozprzestrzeniają się lub rozpraszają, by jednorodnie rozdzielić się w dowolnej przestrzeni.
Jedno z powszechnych zastosowań gazu. Źródło: shutterstock

Zastosowanie gazu

Gazy były stosowane przez człowieka od momentu poznania ich właściwości. Zazwyczaj wykorzystywane do celów ekonomicznych aby zaspokoić podstawowe potrzeby, jak na przykład para wodna w elektrowniach. Jednak historia zastosowania gazów bojowych jako broń chemiczna pociągała za sobą dramatyczne skutki. Gazy bojowe zostały uznane za broń chemiczną i zgodnie z Rezolucją nr 687 Rady Bezpieczeństwa ONZ za broń masowego rażenia. Protokół genewski z 1925 roku zakazał stosowania bojowych środków trujących, ale nie rozwijania ich produkcji i przechowywania. Dopiero Konwencja o Broni Chemicznej z 1993 r. ostatecznie zakazała badań, produkcji i przechowywania tych środków w każdej formie.

Najpowszechniejsze zastosowanie zyskały gazy kopalny, którym jest gaz ziemny, nazywany również błękitnym paliwem. Jest to rodzaj paliwa kopalnego pochodzenia organicznego i występującego w skorupie ziemskiej w pokładach wypełniających przestrzenie (niekiedy pod wysokim ciśnieniem). Pokłady gazu ziemnego występują samodzielnie lub towarzyszą złożom ropy naftowej lub węgla kamiennego. W transporcie wykorzystuje się głównie LPG, czyli mieszaninę propanu z butanem. Choć w ostatnim czasie popularność zyskuje skroplony gaz ziemny LNG oraz sprzężony gaz ziemny CNG, jako źródło lepszego paliwa od LPG, chociażby za sprawą niższej emisji i oszczędności spalania. Innym popularnym zastosowaniem LPG jest stosowanie go w butlach gazowych do kuchenek lub w zapalarkach gazowych.

Gaz ziemny jest nieodnawialnym źródłem energii. Wyróżnia się także gaz koksowniczy, czyli paliwo uzyskiwane przez suchą destylację węgla kamiennego w piecu koksowniczym bez dostępu tlenu w temperaturze 900–1100 °C. Gaz ten zaliczany jest do gazów węglowych, co oznacza, że produkowany jest w wyniku termicznej obróbki węgla. Ponadto wyróżnia się również m.in. gaz wodny, który ma zastosowanie w ogrzewaniu czy gaz rozweselający (tlenek azotu) służący przy zabiegach medycznych (przeważnie dentystycznych).




Bibliografia

  1. Barzun J. 2000.; “For Dawn to Decadence: 500 Years of Western Cultural Life. ”; HarperCollins Publishers, New York.;
  2. Dąbrowski M., Stachowski A.H. (red.). 2001. ; “Popularna encyklopedia powszechna. ”; Fogra Oficyna Wydawnicza, Kraków.;
  3. Draper J.W. 1861. ; “A textbook on chemistry. ”; Harper & Bros, New York.;
  4. Fiala J. 2010. ; “Encyklopedia samochodów terenowych. ”; Bellona, Warszawa. ;
  5. Sołoniewicz R. 1986. ; “Rozwój podstawowych pojęć chemicznych. ”; Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa.;
  6. Witkiewicz Z., Bil J. (red.). 1987. ; “1000 słów o chemii i broni chemicznej. ”; Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, Warszawa.;
Legenda. Pokaż objaśnienia oznaczeń i skrótów
Szukaj
Oceń stronę
Ocena: 4.8
Wybór wg alfabetu:
a b c ć d e f g h i j k l ł m n o q p r s ś t u v w x y z ż ź
Pasaż zakupowy