Gaz monoatomic

În fizică și chimie un gaz monoatomic este un gaz în care atomii nu sunt legați unul de altul. În fizică aspectul esențial este că acești atomi se mișcă liber, fără a fi legați de alți atomi, în timp de în chimie aspectul esențial este că moleculele acestui gaz sunt formate dintr-un singur atom.^[1] Exemplele la temperatură și presiune standard sunt toate gazele nobile (heliu, neon, argon, kripton, xenon și radon), deși la temperatură suficient de ridicată (sau presiune foarte scăzută) toate elementele chimice în fază gazoasă sunt monoatomice. Comportamentul termodinamic al unui gaz monoatomic este mult mai simplu în comparație cu gazele poliatomice, deoarece este lipsit de orice energie de rotație sau de vibrație.^[2]

Gaze nobile

Singurele elemente chimice formate din atomi unici stabili la temperatură și presiune standard sunt gazele nobile: heliul, neonul, argonul, kriptonul, xenonul și radonul. Gazele nobile au stratul de valență complet, făcându-le specii practic nereactive.^[3] Deși în decursul timpului aceste elemente au fost descrise ca fiind complet inerte, ulterior au fost sintetizați compuși chimici ai tuturor, cu excepția neonului și a heliului.^[4]

Proprietăți termodinamice

Într-un gaz monoatomic singura mișcare posibilă a unui atom este translația (excitația electronică nu este importantă la temperatura camerei). Astfel, conform teorema echipartiției^⁠(d), energia cinetică a unui singur atom dintr-un gaz monoatomic la temperatura $T$ ' este dată de ${\frac {3}{2}}k_{\text{B}}T$ , unde $k B$ este constanta Boltzmann. Un mol de atomi conține numărul lui Avogadro, $N_{\text{A}},$ de atomi, astfel încât energia unui mol de atomi dintr-un gaz monoatomic este ${\frac {3}{2}}k_{\text{B}}TN_{\text{A}}={\frac {3}{2}}RT,$ unde $R$ este constanta gazului.

Într-un proces adiabatic gazele monoatomice au un exponent adiabatic $γ$ idealizat $(C p / C v)$ de 5/3, spre deosebire de 7/5 pentru gazele diatomice ideale la care contribuie și rotația (dar la temperatura camerei nu și vibrația). De asemenea, pentru gazele monoatomice ideale:^[5]^[6]^[7]

capacitatea termică molară la presiune constantă, $C p,$ este 5/2 R = 20,8 J/mol⋅K
capacitatea termică molară la volum constant, $C v,$ este 3/2 R = 12,5 J/mol⋅K

Note

^ „monoatomic” la DEX online
^ en „monatomic gas”. Encyclopædia Britannica. Accesat în 6 iunie 2016.
^ de Laszlo, Pierre; Schrobilgen, Gary J. (1 aprilie 1988). „Ein Pionier oder mehrere Pioniere? Die Entdeckung der Edelgas-Verbindungen”. Angewandte Chemie. 100 (4): 495–506. Bibcode:1988AngCh.100..495L. doi:10.1002/ange.19881000406. ISSN 1521-3757.
^ en Christe, Karl O. (17 aprilie 2001). „A Renaissance in Noble Gas Chemistry”. Angewandte Chemie International Edition (în engleză). 40 (8): 1419–1421. doi:10.1002/1521-3773(20010417)40:8<1419::aid-anie1419>3.0.co;2-j. ISSN 1521-3773. PMID 11317290.
^ en Heat Capacity of an Ideal Gas
^ en Heat Capacity of Ideal Gases
^ en Lecture 3: Thermodynamics of Ideal Gases & Calorimetry^{[nefuncțională]}, p. 2

	Portal Fizică
	Portal Chimie

[1] „monoatomic” la DEX online

[2] „monatomic gas”. Encyclopædia Britannica. Accesat în 6 iunie 2016.

[3] Laszlo, Pierre; Schrobilgen, Gary J. (1 aprilie 1988). „Ein Pionier oder mehrere Pioniere? Die Entdeckung der Edelgas-Verbindungen”. Angewandte Chemie. 100 (4): 495–506. Bibcode:1988AngCh.100..495L. doi:10.1002/ange.19881000406. ISSN 1521-3757.

[4] Christe, Karl O. (17 aprilie 2001). „A Renaissance in Noble Gas Chemistry”. Angewandte Chemie International Edition (în engleză). 40 (8): 1419–1421. doi:10.1002/1521-3773(20010417)40:8<1419::aid-anie1419>3.0.co;2-j. ISSN 1521-3773. PMID 11317290.

[5] Heat Capacity of an Ideal Gas

[6] Heat Capacity of Ideal Gases

[7] Lecture 3: Thermodynamics of Ideal Gases & Calorimetry^{[nefuncțională]}, p. 2

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]