مقدمة عن الغازات
في علم الكيمياء، تُعتبر الغازات إحدى حالات المادة الأساسية، حيث توجد الذرات والجزيئات بحالة معينة في الطبيعة. المادة تتواجد في ثلاث حالات رئيسية: الصلبة، السائلة، والغازية.
الغاز هو أحد أشكال المادة ويصنف ضمن الموائع، تماماً مثل السوائل. يُطلق عليه مائعًا لأنه يتميز بخاصية الانتقال والحركة من مكان إلى آخر. كما أنه يملأ الحيز أو الوعاء الذي يوضع فيه بغض النظر عن حجم الوعاء.
توجد الغازات في الطبيعة على شكل جزيئات ثنائية، تتكون إما من ذرات من نفس النوع (مثل الغازات النبيلة – عناصر المجموعة الثامنة في الجدول الدوري – كالأرجون والنيون)، أو غازات أخرى مثل الأكسجين والنيتروجين واليود وغيرها. أو قد تتكون من ذرات من أكثر من نوع واحد، مثل ثاني أكسيد الكربون (المكون من الأكسجين والكربون)، وأول أكسيد النيتروجين (المكون من الأكسجين والنيتروجين)، والميثان (المكون من الهيدروجين والكربون) وغيرها من الغازات المتنوعة.
السمات المميزة للغازات
تتكون الغازات من جزيئات متباعدة في تركيبها البنائي، مما يتيح لها حرية الحركة العشوائية والسريعة في جميع أنحاء الحجم الذي تشغله. هذا يؤدي إلى حدوث تصادمات بين الجزيئات، ينتج عنها تبادل للطاقة. هذه الظاهرة تفسر سرعة انتشار رائحة العطر في غرفة بمجرد رشه في أي مكان فيها.
العلاقة بين المسافة الكبيرة بين جزيئات الغازات ودرجة الحرارة هي علاقة طردية. بمعنى أنه كلما زادت درجة الحرارة المؤثرة على الغاز، زادت المسافات بين الجزيئات، وبالتالي تقل كثافة الغاز، والعكس صحيح.
بشكل عام، تتميز الغازات بقدرتها على الانضغاط في عبوات أو أسطوانات، مثل أسطوانات الغاز المنزلي المستخدمة في المنازل.
تمتلك الغازات خاصية التميّع، أي القدرة على التحول إلى سائل، وهو ما يعرف بالغاز المسال.
فهم سلوك الغازات
يمكن فهم سلوك الغازات من خلال دراسة ثلاثة متغيرات رئيسية:
- الحجم: يتغير حجم الغاز تبعاً للوعاء الذي يوضع فيه. فكمية الغاز التي تملأ حجم غرفة معينة هي نفسها التي يمكن ملؤها في أسطوانة أو زجاجة. فالغاز يأخذ حجم الحيز الذي يتواجد فيه.
- درجة الحرارة: يتأثر الغاز بارتفاع وانخفاض درجة الحرارة بشكل طردي. فالحرارة تؤثر على الروابط بين جزيئاته، مما يزيد من حركتها بارتفاعها ويقلل من حركتها بانخفاضها.
- الضغط: يتأثر الغاز بالضغط الواقع عليه. فكلما زاد الضغط الواقع على جزيئات الغاز، زاد التقارب بينها، وبالتالي يقل حجمه. وكلما قل الضغط، زاد حجم الغاز.
طرق قياس ضغط الغاز
يمكن قياس ضغط الغازات باستخدام جهاز المانومتر. وهو جهاز على شكل حرف U باللغة الإنجليزية، بحيث يكون أحد طرفي حرف U مفتوحاً، والطرف الآخر متصلاً بالوعاء الذي يحتوي على الغاز المراد قياس ضغطه. يستخدم المانومتر لقياس ضغط الغاز الذي لا يزيد عن مقدار الضغط الجوي.
