Gase - Allgemeine Eigenschaften von Gasen

Ein Gas ist eine Form von Materie, der eine definierte Form oder ein definiertes Volumen fehlt. Gase haben wichtige Eigenschaften und es gibt Gleichungen, mit denen Sie berechnen können, was mit dem Druck, der Temperatur oder dem Volumen eines Gases geschehen wird, wenn sich die Bedingungen ändern.

Gaseigenschaften

Es gibt drei Gaseigenschaften, die diesen Aggregatzustand charakterisieren:

1. Kompressibilität - Gase sind leicht zu komprimieren.
2. Erweiterbarkeit - Gase dehnen sich aus, um ihre Behälter vollständig zu füllen.
3. Da Partikel weniger geordnet sind als in Flüssigkeiten oder Feststoffen, nimmt die Gasform derselben Substanz viel mehr Platz ein. 

Alle Reinsubstanzen zeigen in der Gasphase ein ähnliches Verhalten. Bei 0 ° C und 1 Atmosphäre Druck nimmt ein Mol jedes Gases etwa 22,4 Liter Volumen ein. Das molare Volumen von Feststoffen und Flüssigkeiten variiert hingegen stark von Stoff zu Stoff. In einem Gas mit 1 Atmosphäre haben die Moleküle einen Abstand von ungefähr 10 Durchmessern. Im Gegensatz zu Flüssigkeiten oder Feststoffen belegen Gase ihre Behälter gleichmäßig und vollständig. Da die Moleküle in einem Gas weit voneinander entfernt sind, ist es einfacher, ein Gas zu komprimieren, als eine Flüssigkeit zu komprimieren. Im Allgemeinen reduziert die Verdoppelung des Drucks eines Gases sein Volumen auf etwa die Hälfte seines vorherigen Werts. Das Verdoppeln der Gasmasse in einem geschlossenen Behälter verdoppelt den Druck. Das Erhöhen der Temperatur eines in einem Behälter eingeschlossenen Gases erhöht seinen Druck.

Wichtige Gasgesetze

Da sich verschiedene Gase ähnlich verhalten, ist es möglich, eine einzige Gleichung für Volumen, Druck, Temperatur und Gasmenge aufzustellen. Dieses ideale Gasgesetz und das verwandte Boyle'sche Gesetz, das Gesetz von Charles und Gay-Lussac sowie das Dalton'sche Gesetz sind von zentraler Bedeutung für das Verständnis des komplexeren Verhaltens realer Gase.

• Ideales Gasgesetz: Das ideale Gasgesetz bezieht sich auf Druck, Volumen, Menge und Temperatur eines idealen Gases. Das Gesetz gilt für echte Gase bei normaler Temperatur und niedrigem Druck. PV = nRT
• Boyles Gesetz: Bei konstanter Temperatur ist das Volumen eines Gases umgekehrt proportional zu seinem Druck. PV = k₁
• Gesetz von Charles und Gay-Lussac: Diese beiden idealen Gasgesetze hängen zusammen. Charles 'Gesetz besagt, dass das Volumen eines idealen Gases bei konstantem Druck direkt proportional zur Temperatur ist. Das Gesetz von Gay-Lussac besagt, dass der Druck eines Gases bei konstantem Volumen direkt proportional zu seiner Temperatur ist. V = k₂T (Charles-Gesetz), Pi / Ti = Pf / Tf (Gay-Lussac-Gesetz)
• Daltons Gesetz: Das Daltonsche Gesetz wird verwendet, um die Drücke einzelner Gase in einem Gasgemisch zu bestimmen. P_Knirps = P_ein + P_b
• wo:
• P ist Druck, P_Knirps ist der Gesamtdruck, P_ein und P_b sind Komponentendrücke
• V ist Volumen
• n ist eine Anzahl von Molen
• T ist die Temperatur
• k₁ und k₂ sind Konstanten