Gasmoleküle

Gasmoleküle sind Moleküle, die sich im gasförmigen Zustand befinden. Sie bestehen aus zwei oder mehr Atomen, die durch kovalente Bindungen zusammengehalten werden, und sie bewegen sich frei durch das Volumen eines Behälters. Im Gaszustand wirken intermolekulare Kräfte im Allgemeinen schwach, weshalb Gasmoleküle oft mit dem Modell eines idealen Gases beschrieben werden.

Nach der kinetischen Theorie besitzen Gasmoleküle drei Arten von Bewegungen: Translation durch den Raum, Rotation um ihre Achsen und in vielen Fällen Vibrationsmoden, deren Aktivierung temperaturabhängig ist. Die Energieverteilung folgt der Wahrscheinlichkeitstheorie, etwa der Boltzmann-Verteilung; die Temperatur bestimmt die mittlere kinetische Energie der Moleküle.

Makroskopisch lässt sich ihr Verhalten durch das ideale Gasgesetz beschreiben: pV = nRT, wobei Druck, Volumen, Temperatur und Stoffmenge zusammenwirken. Realgase weichen bei hohen Drücken oder niedrigen Temperaturen von diesem Gesetz ab; Korrekturen erfolgen oft über Van-der-Waals-Gleichungen oder andere Modelle.

In Gasgemischen treten Gasmoleküle unterschiedlicher Art zusammen auf; in der Luft sind das Stickstoff, Sauerstoff, Argon, Kohlendioxid und weitere Gase. Diffusion und Mischprozesse beruhen auf der Bewegung der Gasmoleküle; das Diffusions- bzw. das Effusionsverhalten hängt von der Molekülmasse ab (Graham-Gesetz). Gasmoleküle sind grundlegend für Prozesse wie Verbrennung, Reaktion und Gasübertragung, und ihr Verhalten wird durch Struktur, Bewegungsarten sowie thermodynamische Eigenschaften bestimmt.