2 5.1 Gaz Halinde Bulunan Maddeler Bizler, hacimce bileşimi yaklaşık %78 N2, %21 O2, %1 CO2 ve diğer gazlar olan,atmosfer okyanusunun en alt tabakasında yaşıyoruz• Bulundukları kapların hacim ve şeklini alırlar.• Maddenin en sıkıştırılabilir halidir.• Aynı kaba konulduğunda tamamen karışırlar.• Sıvı ve katılardan daha düşük yoğunluğa sahiptirler.Şekil °C ve 1 atm’de gaz halinde bulunan elementler. Soy gazlar (Grup 8A elementleri) tek-atomludur; diğer elementler iki-atomlu moleküller halinde bulunurlar. Ozon (O3) üç atomlu bir gazdır.
8 Basınç-Hacim İlişkisi: Boyle Yasası Şekil 5.4 Gaz basınçlarını ölçmek için kullanılan iki çeşit manometre. (a) Gaz basıncı atmosfer basıncından daha az ya da fazla olabilir. (b) Gaz basıncı atmosfer basıncından daha yüksektir.5.3 Gaz YasalarıBasınç-Hacim İlişkisi: Boyle Yasası
9 Sıcaklık-Hacim İlişkisi: Charles ve Gay-Lussac Yasası
31 Gaz Yasalarının Uygulanması Molekül Hızlarının DağılımıŞekil (a) Üç farklı sıcaklıkta azot gazı için hızların dağılımı. yüksek sıcaklıklarda, daha fazla sayıdaki molekül daha hızlı hareket eder. (b) 300 K’de üç farklı gazın hız dağılımları. Belirli bir sıcaklıkta, daha hafif moleküller ortalama olarak daha hızlı hareket ederlerŞekil 5.17(a)’da üç farklı sıcaklıkta azot gazı için Maxwell hız dağılım eğrileri gösterilmiştir.
32 Hız-Kareleri-Ortalamasının Karekökü Molekül hızını tahmin etmenin bir yolu, ortalama molekül hızı olarak bilinen hızkareleri- ortalamasının karekökünü(urms) hesaplamaktır.
34 Gaz Difüzyonu ve Efüzyonu Gaz Difüzyonu Gazların gelişigüzel hareketlerinin doğrudan gösterimi difüzyon tarafından sağlanır.Difüzyon (yayılma), gaz moleküllerinin başka gaz molekülleri ile kendi kinetik özellikleri sayesinde yavaş yavaş karışmasına denir.1832 yılında İskoç kimyacı Thomas Graham†, aynı sıcaklık ve basınç koşullarında, gazların difüzyon hızlarının mol kütlelerinin karekökü ile ters orantılı olduğunu bulmuştur. Bu ifade, Graham’ın difüzyon yasası olarak bilinir ve matematiksel olarak şöyle ifade edilir:Şekil 5.20 Gaz difüzyonunungösterimi. Sulu amonyak çözeltisiiçeren bir şişeden gelen NH3 gazıile hidroklorik asit içeren birşişeden gelen HCl gazı, katı NH4Clmeydana getirmek üzere birleşirler.NH3 daha hafif olduğundan HCl’yegöre daha hızlı yayılır ve katı NH4Cloluşumu HCl şişesinin (sağda)yakınında ilk ortaya çıkar.
36 5.8 İdeal Davranıştan Sapma Gaz yasaları ve kinetik molekül kuramı, gaz halindeki moleküllerin birbirine çekme ve itme kuvveti uygulamadığını varsaymaktadır. Diğer varsayım ise, moleküllerin hacimlerinin kabın hacmi ile karşılaştırıldığında ihmal edilebilecek kadar küçük olmasıdır. Bu iki koşulu sağlayan bir gazın ideal davrandığı söylenebilir.İdeal olmayan bir gazda P, V, T ve n arasındaki bağıntıyı veren eşetlik van der Waals eşitliği olarak bilinirŞekil °C’de bir mol gazınPV/RT’ye karşı P grafiği. Gazınbasıncı ne olursa olsun, ideal birgazın 1 molünün PV/RT değeri 1’eeşittir. Gerçek gazlarda, yüksekbasınçlarda ideallikten sapmalargözlenir. Çok düşük basınçlardaise bütün gazlar ideal davranışgösterir; Yani, P sıfıra yaklaştıkçaPV/RT değerleri 1’e yaklaşır.