Un gas è definito come a stato della materia costituito da particelle che non hanno né definito volume né forma definita. È uno dei quattro stati fondamentali della materia, insieme a solidi, liquidi e plasma. In condizioni ordinarie, lo stato del gas è tra gli stati liquido e plasma. Un gas può essere costituito da atomi di un elemento (ad es. H2, Ar) o di composti (ad esempio HCl, CO2) o miscele (ad es. aria, gas naturale).
Se una sostanza è o meno un gas dipende dalla sua temperatura e pressione. Esempi di gas a temperatura e pressione standard includere:
- aria (una miscela di gas)
- cloro a camera temperatura e pressione
- ozono
- ossigeno
- idrogeno
- vapore acqueo o vapore
Elenco dei gas elementali
Esistono 11 gas elementari (12 se si conta l'ozono). Cinque sono molecole omonucleari, mentre sei sono monatomiche:
- H2 - idrogeno
- N2 - azoto
- O2 - ossigeno (più O3 è ozono)
- F2 - fluoro
- Cl2 - cloro
- Lui - elio
- Ne - neon
- Ar - argon
- Kr - Krypton
- Xe - xeno
- Rn - radon
Ad eccezione dell'idrogeno, che si trova nella parte in alto a sinistra della tavola periodica, i gas elementari si trovano nella parte destra della tabella.
Proprietà dei gas
Le particelle in un gas sono ampiamente separate l'una dall'altra. A bassa temperatura e pressione ordinaria, assomigliano a un "gas ideale" in cui l'interazione tra le particelle è trascurabile e le collisioni tra loro sono completamente elastiche. A pressioni più elevate, i legami intermolecolari tra le particelle di gas hanno un effetto maggiore sulle proprietà. A causa dello spazio tra atomi o molecole, la maggior parte dei gas è trasparente. Alcuni sono leggermente colorati, come cloro e fluoro. I gas tendono a non reagire tanto quanto gli altri stati della materia ai campi elettrici e gravitazionali. Rispetto a liquidi e solidi, i gas hanno bassa viscosità e bassa densità.
Origine della parola "Gas"
La parola "gas" fu coniata dal chimico fiammingo del XVII secolo J.B. van Helmont. Esistono due teorie sull'origine della parola. Uno è che si tratta della trascrizione fonetica di Helmont della parola greca Caos, con il g in olandese pronunciato come il ch nel caos. L'uso alchemico di "caos" da parte di Paracelso si riferiva ad acqua rarefatta. L'altra teoria è che van Helmont abbia preso la parola Geist o gahst, che significa spirito o fantasma.
Gas vs Plasma
Un gas può contenere atomi o molecole carichi elettricamente chiamati ioni. In effetti, è comune che le regioni di un gas contengano regioni cariche e transitorie a causa delle forze di van der Waals. Ioni di carica simile si respingono a vicenda, mentre gli ioni di carica opposta si attraggono. Se il fluido è costituito interamente da particelle cariche o se le particelle sono cariche permanentemente, lo stato della materia è a plasma piuttosto che un gas.