기체의 정의와 예

기체의 정의와 예

 

기체의 정의

 

기체는 물질의 한 상태로, 부피는 정해져 있지만 모양은 정해져 있지 않고 입자로 구성된 물질의 상태로 정의됩니다. 기체는 고체, 액체, 플라즈마와 함께 물질의 기본이 되는 네 가지 상태 중 하나입니다. 우리가 일상생활에서 보는 대부분의 기체는 액체와 플라즈마 상태의 사이에 존재합니다. 기체는 하나의 원자(Ar), 또는 그 이상의 원자(H2, N2)로 구성될 수 있으며 하나의 원소가 아닌 화합물(HCl, CO2) 또는 혼합물(공기, 천연가스)로도 구성될 수 있습니다.

 

물질의 4가지 상태에 대해서

 

기체의 예

 

어떤 물질이 기체상태로 존재하는지 확인하기 위해서는 온도와 압력에 관한 정보가 필요합니다. 우리가 일반적으로 생각하는 1기압, 상온에서 존재하는 기체의 예는 아래와 같습니다.

 

공기 (N2, O2, CO2, H2O 등의 혼합물)

수소(H2)

산소(O2)

질소(N2)

염소(Cl2)

아르곤(Ar)

수증기(H2O)

메탄(CH4)

 

한 종류의 원소로 이루어진 기체 원소는 총 12개가 존재합니다. 그 중 6개는 동핵 분자로 이루어진 기체이며 6개는 단원자 기체입니다.

 

수소(H2)

질소(N2)

산소(O2)

오존(O3)

플루오린(불소가스, F2)

염소(Cl2)

헬륨(He)

네온(Ne)

아르곤(Ar)

크립톤(Kr)

제논(Xe)

라돈(Rn)

 

수소를 제외한 나머지 11개의 기체를 구성하는 원소들은 모두 주기율표의 오른쪽에 위치한다는 공통점이 있습니다.

 

비금속의 정의와 성질

 

기체의 성질

 

기체를 구성하는 입자들은 서로 멀리 떨어져 있습니다. 특히 낮은 온도와 압력에서는 입자간 상호작용이 크지 않고 입자간 서로 탄성충돌을 하는 '이상기체'와 유사하게 행동하여 그 성질을 예측하기 쉽숩니다. 하지만 높은 압력에서는 분자간 결합이 기체의 성질에 큰 영향을 끼칩니다.

 

일반적으로는 기체 원자 또는 분자 사이의 공간이 굉장히 멀기 때문에 대부분의 기체는 투명한 색을 보여주지만 염소 또는 불소의 경우 특유의 희미한 색을 보여줍니다. 또한 기체는 외부의 전기장, 자기장 또는 중력장에 대해 크게 반응하지 않는 경향이 있고 점도나 밀도가 액체나 고체 대비 굉장히 낮은 경향이 있습니다.

 

기체 vs 플라즈마

 

기체를 구성하는 분자에는 전하를 띤 원자, 즉 이온이 포함될 수 있습니다. 사실 분자 간 인력을 유발하는 반 데르 발스 힘의 근원을 생각하면 기체 또한 무작위적이지만 일시적으로 전하를 띤 영역을 가질 수 밖에 없습니다. 이때, 같은 전하의 이온은 서로를 밀며 서로 다른 전하의 이온은 서로를 끌어당길 것입니다. 하지만 이렇게 일시적이며 무작위적으로 전하를 가지는 경우는 플라즈마라고 할 수 있습니다. 기체(또는 유체)가 완전히 하전된 입자로 구성되며 이 하전된 입자가 영구적으로 유지된 물질의 상태만이 플라즈마라고 부를 수 있습니다.