"محتويات
تعريف الغازات
سبب انعدام قوى التجاذب والتنافر بين جزيئات الغاز
إنحراف الجزيئات عن سلوك الغاز المثالي
الحجم المستبعد معادلة فان دير فال
تأثير القوى بين الجزيئات
خصائص الغازات
الغاز مقابل البلازما
أمثلة على الغازات
تعريف الغازات

الغاز يُعرَّف الغاز بأنه حالة مادة تتكون من جسيمات ليس لها حجم محدد ، ولا شكل محدد، إنها إحدى الحالات الأساسية الأربع للمادة ، جنبًا إلى جنب مع المواد الصلبة والسوائل والبلازما ،  في ظل الظروف العادية، تكون حالة الغاز بين الحالة السائلة والبلازما ، قد يتكون الغاز من ذرات عنصر واحد (على سبيل المثال ، H 2 ، Ar) أو من مركبات (على سبيل المثال، HCl  CO 2 ) ، أو مخاليط (مثل الهواء والغاز الطبيعي) .

سبب انعدام قوى التجاذب والتنافر بين جزيئات الغاز

النظرية الحركية الجزيئية هي نظرية تشرح حالات المادة وتستند إلى فكرة أن المادة تتكون من جسيمات صغيرة تتحرك دائمًا ، تساعد النظرية في تفسير الخصائص التي يمكن ملاحظتها  ،  وسلوكيات المواد الصلبة  ،  والسوائل والغازات ، ومع ذلك ، يمكن فهم النظرية بسهولة لأنها تنطبق على الغازات وسنبدأ دراستنا التفصيلية مع الغازات ، تنطبق النظرية تحديدًا على نموذج غاز يسمى الغاز المثالي ، الغاز المثالي هو غاز وهمي يتناسب سلوكه تمامًا مع جميع افتراضات النظرية الحركية الجزيئية ، في الواقع، الغازات ليست مثالية ، لكنها قريبة جدًا من أن تكون كذلك في معظم الظروف اليومية .

النظرية الحركية الجزيئية  ،  كما تنطبق على الغازات لها خمسة افتراضات أساسية .
تتكون الغازات من أعداد كبيرة جدًا من الجزيئات الكروية الصغيرة المتباعدة عن بعضها البعض مقارنة بحجمها ، قد تكون جزيئات الغاز إما ذرات أو جزيئات، المسافة بين جزيئات الغاز أكبر بكثير من المسافات بين جسيمات السائل أو المادة الصلبة ، لذلك فإن معظم حجم الغاز يتكون من مساحة فارغة بين الجسيمات في الواقع يعتبر حجم الجسيمات نفسها ضئيلًا مقارنة بحجم المساحة الفارغة .
جزيئات الغاز في حركة سريعة ثابتة في اتجاهات عشوائية ، تمنحها الحركة السريعة لجزيئات الغاز كمية كبيرة نسبيًا من الطاقة الحركية ، تذكر أن الطاقة الحركية هي الطاقة التي يمتلكها الجسم بسبب حركته ، تتحرك جزيئات الغاز في حركة خط مستقيم حتى تصطدم بجسيم آخر  ،  أو مع أحد جدران الحاوية .
يعتبر التصادم بين جزيئات الغاز ،  وبين الجزيئات وجدران الحاوية تصادمات مرنة ، التصادم المرن هو التصادم الذي لا يوجد فيه خسارة كلية للطاقة الحركية، يمكن نقل الطاقة الحركية من جسيم إلى آخر أثناء الاصطدام المرن ، ولكن لا يوجد تغيير في الطاقة الكلية للجسيمات المتصادمة .
لا توجد قوى جذب أو تنافر بين جزيئات الغاز ، قوى الجاذبية هي المسؤولة عن تكاثف جزيئات الغاز الحقيقي معًا لتكوين سائل ، من المفترض أن جزيئات الغاز المثالي ليس لها مثل قوى التجاذب بين الجزيئات ، حركة كل جسيم مستقلة تمامًا عن حركة جميع الجسيمات الأخرى.
متوسط ??الطاقة الحركية لجزيئات الغاز يعتمد على درجة حرارة الغاز ، مع زيادة درجة حرارة عينة من الغاز ، تزداد سرعات الجزيئات ، ينتج عن هذا زيادة في الطاقة الحركية للجسيمات ، ليست كل جزيئات الغاز في العينة لها نفس السرعة ، وبالتالي لا تمتلك نفس الطاقة الحركية ، تتناسب درجة حرارة الغاز مع متوسط ??الطاقة الحركية لجزيئات الغاز .
إنحراف الجزيئات عن سلوك الغاز المثالي

يشيع استخدام قانون الغاز المثالي لنمذجة سلوك تفاعلات الطور الغازي ، من المفترض أن تتكون الغازات المثالية من كتل نقطية تقتصر تفاعلاتها على التصادمات المرنة تمامًا ، بمعنى آخر ، يعتبر حجم جزيئات الغاز ضئيلًا مقارنة بالحجم الإجمالي للحاوية .

هناك حالتان بارزتان ينحرف فيهما سلوك الغازات الحقيقية عن هذا النموذج :

عند الضغوط العالية ،  حيث لا يقترب الحجم الذي تشغله جزيئات الغاز من الصفر .
في درجات حرارة منخفضة حيث تصبح مساهمة القوى بين الجزيئات كبيرة .
الحجم المستبعد معادلة فان دير فال

في الواقع، تشغل جزيئات الغاز الحقيقي حجمًا محدودًا يمكن قياسه ، عند الضغط العالي، يحدث الانحراف عن السلوك المثالي ( قوى التشتت وقوى ثنائية القطب) ،  لأن الحجم المحدود الذي تشغله جزيئات الغاز كبير مقارنة بالحجم الكلي للحاوية، تعدل معادلة  ،  فان دير فال قانون الغاز المثالي لتصحيح هذا الحجم المستبعد .

تأثير القوى بين الجزيئات

عند الضغط العالي ودرجات الحرارة المنخفضة ، يمكن أن تتسبب القوى الجزيئية بين جزيئات الغاز في انحراف كبير عن السلوك المثالي .

خصائص الغازات

تنفصل الجزيئات الموجودة في الغاز بشكل كبير عن بعضها البعض ، في درجات الحرارة المنخفضة والضغط العادي ، فإنها تشبه ” الغاز المثالي ” حيث يكون التفاعل بين الجزيئات ضئيلًا  ،  ويكون التصادم بينهما مرنًا تمامًا ، عند الضغط العالي ، يكون للروابط الجزيئية بين جزيئات الغاز تأثير أكبر على الخصائص، بسبب المسافة بين الذرات أو الجزيئات ، فإن معظم الغازات شفافة ، القليل منها ذو ألوان باهتة، مثل الكلور والفلور ، لا تميل الغازات إلى التفاعل بقدر ما تتفاعل حالات أخرى مع المجالات الكهربائية والجاذبية ، بالمقارنة مع السوائل والمواد الصلبة ، فإن الغازات لها لزوجة منخفضة  ،  وكثافة منخفضة .

الغاز مقابل البلازما

قد يحتوي الغاز على ذرات أو جزيئات مشحونة كهربائيًا تسمى أيونات  ، في الواقع، من الشائع أن تحتوي مناطق الغاز على مناطق مشحونة عشوائية عابرة بسبب قوى فان دير فال ، الأيونات ذات الشحنة المتشابهة تتنافر ، بينما تجذب الأيونات ذات الشحنة المعاكسة بعضها البعض ، إذا كان السائل يتكون بالكامل من جسيمات مشحونة  ،  أو إذا كانت الجسيمات مشحونة بشكل دائم ، فإن حالة المادة هي بلازما وليست غازًا .

أمثلة على الغازات

يعتمد كون المادة غازًا أم لا على درجة حرارته وضغطه ، تتضمن انواع الغازات  ،  عند درجة الحرارة والضغط القياسيين ما يلي :

الهواء (خليط من الغازات)
الكلور في غرفة درجة الحرارة و الضغط
الأوزون
الأكسجين
هيدروجين
بخار الماء أو البخار
قائمة الغازات الأولية

هناك 11 غازًا عنصريًا (12 إذا عدت الأوزون) ، خمسة جزيئات متجانسة النواة، بينما ستة أحادي الذرة :

H 2 – الهيدروجين
N 2 – نيتروجين
O 2 – الأكسجين (زائد O 3 هو الأوزون)
F 2 – الفلور
الكلور 2 – الكلور
هو – الهيليوم
نيون
أرغون
كر – كريبتون
XE – زينون
آكانيوز – الرادون

باستثناء الهيدروجين الموجود في أعلى الجانب الأيسر من الجدول الدوري ، وتوجد الغازات الأولية في الجانب الأيمن من الجدول ، ويمكن عمل بحث عن قوى التجاذب لمعرفة الكثير عن التجاذبء .

المراجع"