Eigenschaften von Gasen

Eigenschaften von Gasen – Chemie

Atme einmal tief ein – und wieder aus. Du hast gerade Luft eingeatmet. In der Luft befinden sich Gase. Auch in Flüssigkeiten können sich Gase befinden. Zum Beispiel im Mineralwasser. Doch was sind Gase? In diesem Text erfährst du, einfach erklärt, die Eigenschaften der Gase. Außerdem werden dir die wichtigsten Gase mit ihrer chemischen Formel gezeigt und der Begriff Gas näher erläutert.

Was sind Gase? – Definition

Wie werden Gase eigentlich definiert? Und aus was besteht Gas? Unter einem Gas versteht man in der Chemie einen Stoff, welcher bei Raumtemperatur einen gasförmigen Aggregatzustand annimmt. Die Wortbedeutung, also Etymologie, von Gas kommt aus dem Niederländischen mit Anlehnung an das griechische Wort cháos, was leerer Raum bedeutet.

Sicher kennst du schon ein paar Gase. Einige befinden sich auch in der Luft um dich herum. Welche Gase sich genau in der Luft befinden, kannst du dir in der Zusammensetzung von Luft ansehen. Doch was sind nun die wichtigsten Gase? Welche verschiedenen Gase gibt es in der Chemie? Einige wichtige Gase sind:

• Stickstoff: $\ce{N2}$
• Sauerstoff: $\ce{O2}$
• Kohlenstoffdioxid: $\ce{CO2}$
• Wasserstoff: $\ce{H2}$

Wasserstoff $(\ce{H2})$ und Sauerstoff $(\ce{O2})$ können beispielsweise als Gase bei der Zustandsänderung von Wasser $(\ce{H2O})$ entstehen. Das kannst du leicht beobachten: Wenn du Wasser zum Kochen bringst, ändert es seine Phase und es entstehen die beiden Gase.

Außerdem sind die Edelgase auch Gase. Sie befinden sich in der achten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente. Weißt du, welche Eigenschaften die Edelgase haben? Schau dir dazu das Video Edelgase Eigenschaften an. Hier in der Liste kannst du alle Vertreter der Edelgase sehen:

• Helium: $\ce{He}$
• Neon: $\ce{Ne}$
• Argon: $\ce{Ar}$
• Krypton: $\ce{Kr}$
• Xenon: $\ce{Xe}$
• Radon : $\ce{Rn}$

Gase können unter hohem Druck komprimiert werden. Das macht man, um das Volumen des Gases zu verkleinern. Das wird für die Lagerung in Gasflaschen gemacht. Vielleicht hast du auf dem Kirmesplatz bei den Luftballons schon mal eine Heliumgasflasche gesehen.

Die Eigenschaften der Gase

Hast du dich schon mal gefragt, wie sich Gase verhalten? Oder weißt du, ob Gase eine Masse besitzen? Und ändert sich das Volumen der Gase beim Erwärmen oder Abkühlen? Und wenn ja, wie verändert sich das Volumen der Gase beim Abkühlen? Alle diese Fragen wollen wir hier klären.

Alle Gase haben die folgenden gemeinsamen Eigenschaften:

• Gase sind formlos. Das bedeutet, dass sie nicht wie eine Tasse eine Form besitzen. Du kannst dir das so vorstellen: Wenn du einen Luftballon mit Gas gefüllt hast, kannst du diesen zusammendrücken oder daran ziehen. Wenn du den Luftballon mit Beton füllen würdest, könntest du ihn nicht mehr zusammendrücken oder daran ziehen.

• Gase ziehen sich bei Kälte zusammen und dehnen sich bei Wärme aus. Also: Gase haben bei Kälte ein kleineres und bei Wärme ein größeres Volumen. Wenn du über eine leere Flasche einen Ballon ziehst und die Flasche dann auf eine Heizung stellst, würde sich der Ballon nach einer gewissen Zeit leicht aufblasen. Das Gas dehnt sich aus. Stellst du nun die Flasche in den Kühlschrank, wird der Ballon wieder kleiner. Das Gas zieht sich zusammen.

• Gase haben eine geringe Dichte. Auch bei großem Volumen sind sie sehr leicht. Ein mit Luft gefüllter Ballon fühlt sich sehr leicht an. Du brauchst keine große Kraft, um ihn anzuheben.

Anwendungen der Gase

Nun hast du die wichtigsten Eigenschaften von Gasen kennengelernt. Doch wofür verwendet man Gase? Was macht die Gase so besonders? Im Folgenden wollen wir uns die Anwendungen von Gasen anschauen:

• Gase sind Schallträger. Das bedeutet, dass sie die Schallwellen weiterleiten. Ohne Gase könntest du also keine Musik hören.

• Gase sorgen für einen Auftrieb, sodass Flugzeuge fliegen können.

• Gase beeinflussen das Klima, welches die Luft über Wind und Wetter bestimmt. Weil die Gase formlos und leicht sind, sind sie leicht beweglich.

• Sauerstoff $(\ce{O2})$ ist ein Gas, welches wir zum Atmen brauchen. Es ist also lebensnotwendig für das Leben auf der Erde.

• Gase können Energie transportieren. Ohne Gase kann ein Windrad keinen Strom und damit keine Energie produzieren.

• Gase werden als Schutzgas verwendet. Damit werden Lebensmittel haltbar gemacht. Du kannst aber auch das Gas Argon in Verbindung mit Barium als Schutzgas beim Schweißen verwenden.

• Gase werden als Kältemittel verwendet. Du kannst sie zum Beispiel in Kühlschränken wiederfinden.

• Bei chemischen Reaktionen kannst du brennbare Gase während einer Verbrennung oder bei einem Blitzschlag wiederfinden. Letzteres ist eine Reaktion des Stickstoffs $(\ce{N2})$ mit Sauerstoff $(\ce{O2})$.

• Gase für die Ionisierung. Gase bestehen aus kleinen Teilchen, die elektrisch geladen sind. Die Ionisierung wird in Nebelkammern genutzt, um radioaktive Strahlungen nachzuweisen.

Ideale Gase

Vielleicht hast du im Chemieunterricht schon den Begriff ideales Gas gehört. Doch was ist das? Und wie unterscheidet sich ein ideales Gas von einem realen Gas? Beginnen wir damit, zu definieren, was ein reales Gas ist. Ein reales Gas besteht aus Teilchen. Diese Teilchen können sich anziehen oder abstoßen und befinden sich kontinuierlich in Bewegung. Die Gase, die du bisher kennengelernt hast, sind reale Gase.

In der Physik wurde das ideale Gas eingeführt, um die Wirklichkeit zu vereinfachen. Demnach hat ein ideales Gas die folgenden Eigenschaften:

• Die Teilchen des Gases besitzen kein Volumen, aber eine Masse. Dargestellt werden die Teilchen des idealen Gases als Massenpunkte.
• Demnach haben die Teilchen untereinander weder anziehende noch abstoßende Kräfte.

Haben ideale Gase nun eine Masse? Ein ideales Gas wird wie sehr kleine, hochelastische Kugeln ohne Volumen betrachtet. Sie besitzen aber eine Masse und weden deswegen auch Massenpunkte genannt. Die Luft kann annähernd als ideales Gas betrachtet werden. Aber wann ist Luft ein ideales Gas? Je höher die Temperatur und je geringer der Druck ist, desto mehr verhalten sich reale Gase wie ideale Gase. Den Unterschied zwischen einem realen und einem idealen Gas kannst du dir hier in dem Bild anschauen:

Obwohl das Modell der idealen Gase eine starke Vereinfachung der Wirklichkeit darstellt, lassen sich damit viele thermodynamische Prozesse von Gasen verstehen und mathematisch beschreiben.

Das Video Eigenschaften von Gasen

Du hast nun allerhand verschiedene Eigenschaften kennengelernt. In diesem Video erfährst du, was Gase überhaupt sind und welche Eigenschaften sie haben.

Gase haben erstaunliche Eigenschaften: Sie sind formlos, haben ein veränderliches Volumen, kleine Dichten und in der Menge doch erhebliche Massen. Sie sind leicht beweglich, haben sehr niedrige Schmelz- und Siedepunkte und sind wenig wasserlöslich. Ohne Gase könnten wir nichts hören, Ballons und Flugzeuge könnten nicht aufsteigen, wir hätten kein Wetter und Leben wäre auf der Erde unmöglich. Gase ermöglichen Raketenantriebe sowie den Energietransport in Windrädern und ohne sie würde keine Spraydose funktionieren. Sie schützen Lebensmittel vor dem Verderben, liefern Sicherheit beim Schweißen und verhindern die chemische Zersetzung unedler Metalle.

Im Anschluss an das Video und diesen Text findest du Übungsaufgaben, um dein erlerntes Wissen zu überprüfen. Viel Spaß!