Gas

I gas sono privi di forma e volume propri. Le particelle (molecole o atomi) si muovono disordinatamente in ogni direzione e hanno poche interazioni, occupando tutto lo spazio disponibile nel recipiente che li contiene.

Le interazioni tra le particelle di un gas sono deboli perché le particelle possiedono un'elevata energia cinetica.

Nota. Le particelle di un gas possono essere molecole (es. metano, etano, ossigeno, ecc.) oppure singoli atomi (es. gas nobili).

Le caratteristiche dello stato gassoso

Lo stato gassoso della materia è caratterizzato dal volume del recipiente, dalla pressione e dalla temperatura.

• Volume (V)
  Si misura in metri cubi (m³) oppure in litri (l). Un litro è pari a 10^-3m³.
• Pressione (P)
  La pressione del gas è generata dai continui urti tra le particelle e la superficie interna del recipiente. Pertanto, la pressione è il rapporto tra una forza e l'unità della superficie. Si misura in newton/m², anche detto Pascal (Pa). Un multiplo del Pascal è il bar pari a 10⁵ Pa.

  Nota. La pressione è anche in misurata in atmosfere (atm) e secondo la scala di Torricelli (torr). Dove un'atmosfera (1 atm) è pari a 760 torr o 760 mm di Hg e indica la pressione atmosferica al livello del mare.

• Temperatura (T)
  La temperatura si misura in gradi celsius (°C), gradi fahrenheit (°F) e Kelvin (K). Le prime due unità di misura sono relative mentre la terza è assoluta perché parte da zero gradi Kelvin (-273°C) ritenuta la temperatura più bassa possibile in natura. $$ T(K)=273,15+t(°C) $$

  Nota. I gradi celsius (o centigradi) usano lo 0°C come punto di congelamento dell'acqua e 100°C come punto di ebollizione. I gradi fahrenheit, invece, usano 32°F come punto di congelamento dell'acqua e 212°F come punto di ebollizione.

La differenza tra gas ideali e gas reali

In chimica i gas sono classificati in gas ideali (o perfetti) e gas reali.

• I gas ideali (o perfetti) sono gas in cui le particelle sono puntiformi, in continuo movimento disordinato, non hanno interazione e gli urti non causano perdita di energia.

  Nota. I gas ideali sono un modello teorico nato per semplificare lo studio del comportamento dei gas al variare delle condizioni ambientali (volume, temperatura, pressione). Grazie a questa semplificazione sono state definite le principali leggi sui gas dette leggi dei gas ideali o leggi dei gas perfetti.

• I gas reali sono gas che si comportano come i gas ideali entro determinate condizioni ambientali di pressione e temperatura. Ad alte temperature o basse pressione manifestano comportamenti differenti. Pertanto, i gas reali non rispettano le leggi dei gas ideali o le rispettano soltanto in determinate condizioni ambientali.

E' sbagliato suddividere i gas in ideali e reali in base alla loro struttura o formula chimica, perché qualsiasi gas potrebbe essere un gas ideale in alcune condizioni di pressione e temperatura e un gas reale in altre condizioni ambientali.

Quali sono le leggi dei gas ideali

Le principali leggi dei gas ideali sono:

• La legge di Boyle (legge isoterma)
  Pressione e volume del gas sono inversamente proporzionali.
• La legge di Charles o prima legge di Gay-Lussac (legge isobara)
  Volume e temperatura del gas sono direttamente proporzionali.
• La seconda legge di Gay-Lussac (legge isocora)
  Pressione e Temperatura del gas sono direttamente proporzionali.

E così via.