الغازات وخواصها

2011 حالات المادة

آلان بي گوب

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الكيمياء

الغازات عبارة عن مواد دائمة الحركة ولها خواص تتأثر بالحرارة والضغط وتجعلها عظيمة الفائدة في تطبيقات مختلفة، كالمناطيد والغوص ومحركات السيارات.

إننا محاطون بالغازات من كل جانب . و بينما نستطيع رؤية الأجسام الصلبة والسائلة بسهولة، تظل الغازات عادة غير مرئية. بدأت دراسة الغازات قبل (300 سنة)، و كان الهواء أول الغازات التي قام العلماء بدراستها. فالهواء يحيط بنا من كافة الجوانب، وعندما بدأ العلماء بدراسة الهواء، لم يدركوا أنه مُكوّن من العديد من الغازات المختلفة.

ومن أكثر الاكتشافات إثارة للدهشة هو أنه على الرغم من أن الهواء مزيج من الغازات، إلا أنه يسلك الطريقة نفسها التي تسلكها جميع الغازات النقية. والحقيقة هي أن جميع الغازات تسلك سلوكاً مماثلاً، سواء أكانت مكوّنة من ذرّات أحادية أم زوجية أم جزيئات تضم العديد من أصناف الذرّات المختلفة. وبسبب هذا السلوك المشترك، فإن القواعد التي تنطبق على أيٍ من هذه الغازات، تنطبق على بقية الغازات الأخرى.

عندما نقارن بين الغازات، فإن المقارنة فيما بينها تتم تحت نفس درجة الحرارة والضغط. ويُطلق على القياس المستخدم في مقارنة الغازات اسم «درجة الحرارة والضغط القياسيين»، أو ما اصطلح عليه

اختصاراً بالإنجليزية (STP)، وعند تطبيق هذا القياس المعياري، تُقاس درجة الحرارة باستخدام ميزان الحرارة المئوي أو مقياس «كلفن». كما يُقاس الضغط من خلال وحدات قياس معيارية تسمى وحدة الضغط الجوي. وتُعرّف درجة الحرارة والضغط القياسيين (STP) بـ (0ºC) أو (273K, –32ºF) و (1) وحدة ضغط جوي. وعند إجراء الحسابات الخاصة بالغازات ودرجات الحرارة، يستخدم

العلماء مقياس «كلفن»، حيث تمثل درجة الصفر على مقياس «كلفن» أكثر درجات الحرارة برودة في الكون من الناحية النظرية (273ºC; –459ºF–)؛ لذلك فإن درجات الحرارة حسب مقياس «كلفن» تُعتبر دائماً موجبة. كما أن استخدام مقياس «كلفن» يُبسّط أية حسابات في هذا المجال. يقــارن الكيميــائيــون الغازات عادة عن طريق استخدام وحدة تسمى المول (الجزيء الجرامي). ويحتوي مول أي مادة على (602,213,670,000,000,000,000,000) أي: (6.022 x 1023) ذرّة أو جزيئاً. وعند درجة الحرارة والضغط القياسيين، يحوي كل مول واحد حجماً مؤلفاً من ثلاثة أقدام مكعبة (22.4 لتراً).