Αέριες καταστάσεις

Τα αέρια είναι ουσίες που υπάρχουν στην αέρια κατάσταση, η οποία είναι μία από τις τρεις θεμελιώδεις καταστάσεις της ύλης και είναι μία από τις τρεις καταστάσεις της ύλης που μπορούν να υπάρχουν ταυτόχρονα. Τα αέρια είναι εξαιρετικά συμπιέσιμα και έχουν εξαιρετικά μεγάλες διαμοριακές αποστάσεις μεταξύ των μορίων τους.

Σύγκριση 

Σε σύγκριση με τα υγρά και τα στερεά, η αέρια κατάσταση έχει πολύ μικρές ελκτικές δυνάμεις μεταξύ των σωματιδίων αερίου, τα οποία χωρίζονται μεταξύ τους με σημαντικά μεγαλύτερη απόσταση από ό,τι στην υγρή ή τη στερεή κατάσταση. Για να κατανοήσουμε πώς συμπεριφέρονται τα αέρια, είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε ότι οι ουσίες που υπάρχουν σε αέρια κατάσταση δεν έχουν ούτε καθορισμένο όγκο ούτε καθορισμένο σχήμα. Έχουν την τάση να καταλαμβάνουν όλο τον όγκο του δοχείου στο οποίο τοποθετούνται. Επιπλέον, είναι γνωστό ότι τα αέρια είναι εξαιρετικά συμπιεστά και ότι ασκούν μια πεπερασμένη πίεση στα τοιχώματα των δοχείων τους όταν συμπιέζονται.

Τρεις καταστάσεις της ύλης

Στερεό, υγρό και αέριο είναι οι τρεις καταστάσεις της ύλης.

Η ατμόσφαιρα αποτελείται από ένα μείγμα αερίων όπως οξυγόνο, διοξείδιο του άνθρακα, άζωτο, όζον και υδρατμοί, μεταξύ άλλων. Μόνο 11 αέρια στον περιοδικό πίνακα συμπεριφέρονται ως αέρια υπό τυπικές συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης, παρά το γεγονός ότι η αέρια κατάσταση είναι η πιο βασική από όλες τις γνωστές καταστάσεις της ύλης και η πιο θεμελιώδης από όλες τις γνωστές καταστάσεις της ύλης (STP, δηλαδή 1 atm και 273K). Ήλιο, νέο, αργό, κρυπτόν, ξένο, ραδόνιο, υδρογόνο, άζωτο, οξυγόνο, φθόριο και χλώριο είναι τα στοιχεία αυτής της ομάδας. Τα καθαρά αέρια είναι αυτά που ονομάζουμε αυτά τα αέρια.

Από τα παραδείγματα των διαφορών στις διαμοριακές αποστάσεις μεταξύ σωματιδίων διαφορετικών υλικών όπως στερεά, υγρά και αέρια, μπορεί να παρατηρηθεί ότι τα στερεά περιέχουν σωματίδια που είναι πολύ σφιχτά συσκευασμένα, ενώ τα υγρά περιέχουν σωματίδια που έχουν ελαφρώς μεγαλύτερες διαμοριακές αποστάσεις. Τα στοιχεία παρατήρησης δείχνουν ότι η αέρια κατάσταση έχει τις μεγαλύτερες διαμοριακές αποστάσεις από τις τρεις καταστάσεις που μελετήθηκαν.

Η πιο σημαντική διάκριση μεταξύ στερεών, υγρών και αερίων είναι ότι:

1. Οι ουσίες που υπάρχουν σε στερεά κατάσταση έχουν καθορισμένα σχήματα και καταλαμβάνουν σταθερούς όγκους, οι οποίοι είναι γνωστοί ως στερεά.
2. Όταν μια ουσία βρίσκεται σε υγρή κατάσταση, δεν έχει καθορισμένο σχήμα, αλλά καταλαμβάνει συγκεκριμένο όγκο. Παίρνουν το σχήμα των δοχείων στα οποία περιέχονται και είναι ελαφρώς συμπιεστά.
3. Τα αέρια (ουσίες που υπάρχουν σε αέρια κατάσταση) είναι μη στερεές ουσίες που δεν έχουν καθορισμένα σχήματα ή καταλαμβάνουν σταθερούς όγκους στον φυσικό κόσμο. Οι αέριες ουσίες παίρνουν το σχήμα του δοχείου στο οποίο περιέχονται και είναι εξαιρετικά συμπιέσιμες.

Φυσικά χαρακτηριστικά

1. Σε σύγκριση με τα στερεά και τα υγρά, τα αέρια έχουν μικρότερη πυκνότητα και είναι πιο συμπιεστά από τα δύο.
2. Όλες οι κατευθύνσεις υπόκεινται εξίσου στην ίδια πίεση από αυτές.
3. Το διάστημα μεταξύ των σωματιδίων αερίου είναι μεγάλο και η κινητική ενέργεια των σωματιδίων είναι υψηλή.
4. Λόγω των μικρών διαμοριακών δυνάμεων μεταξύ αυτών των σωματιδίων αερίου, δεν θεωρούνται σημαντικά.
5. Αυτά τα σωματίδια κινούνται με υψηλές ταχύτητες προς όλες τις κατευθύνσεις και συγκρούονται μεταξύ τους, με αποτέλεσμα το αέριο να εξαπλωθεί ομοιόμορφα σε όλο το δοχείο στο οποίο διατηρούνται σε υψηλές θερμοκρασίες. Αυτό τους αναγκάζει επίσης να ασκούν πίεση στα τοιχώματα του δοχείου ως αποτέλεσμα των ενεργειών τους.
6. Συνεπώς, τα αέρια συμμορφώνονται με τον όγκο και το σχήμα του δοχείου.
7. Ενώ οι διαμοριακές δυνάμεις έλξης σε ένα πραγματικό αέριο είναι αμελητέες, σε ένα ιδανικό αέριο, οι διαμοριακές δυνάμεις έλξης είναι μηδενικές. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα μόρια ενός ιδανικού αερίου κινούνται με τόσο γρήγορο ρυθμό και βρίσκονται σε τέτοια απόσταση μεταξύ τους που δεν αλληλεπιδρούν καθόλου.
8. Δεν υπάρχει ιδανικό αέριο στη φύση. Τα αέρια, από την άλλη πλευρά, συμπεριφέρονται βέλτιστα όταν εκτίθενται σε υψηλές θερμοκρασίες και συνθήκες χαμηλής πίεσης. Είναι δυνατή η πρόβλεψη της συμπεριφοράς των αερίων βάσει ορισμένων νόμων.
9. Η μέση πετρελαιοκηλίδα στον ανοιχτό ωκεανό εξατμίζεται με ρυθμό περίπου 25 τοις εκατό την ημέρα. Οι υδρογονάνθρακες φωτοοξειδώνονται εύκολα όταν βρίσκονται σε αέρια κατάσταση. Η φωτοοξείδωση του πετρελαίου επηρεάζει επίσης το διαλυμένο κλάσμα του πετρελαίου. Σύμφωνα με τους Mill et al. (1980), έχει παρατηρηθεί η φωτοοξείδωση του ισοπροπυλοβενζολίου παρουσία χουμικών ουσιών. Η φωτοχημική οξείδωση του πετρελαίου στο νερό έχει παρατηρηθεί ότι συμβαίνει σε μελέτες αλκανίων και αλκυλοβενζολίων, όπως το s-βουτυλοβενζόλιο και το t-βουτυλοβενζόλιο, και τα προϊόντα που παράγονται περιλαμβάνουν οξέα, καρβονυλικές ενώσεις, αλκοόλες, υπεροξείδια και αιθέρες, σύμφωνα με ανασκόπηση της έρευνας.

Συμπέρασμα

Επομένως, μπορούμε τελικά να συμπεράνουμε ότι τα αέρια, ουσίες που υπάρχουν σε αέρια κατάσταση, είναι μη στερεές ουσίες που δεν έχουν καθορισμένα σχήματα ή καταλαμβάνουν σταθερούς όγκους στον φυσικό κόσμο. Οι αέριες ουσίες παίρνουν το σχήμα του δοχείου στο οποίο περιέχονται και είναι εξαιρετικά συμπιέσιμες.