Dujos yra viena iš keturių labiausiai paplitusių medžiagos būsenų. Dujose molekulės juda laisvai ir nepriklauso viena nuo kitos — jos neturi nei pastovaus tūrio, nei pastovaus pavidalo, o užima visą turimos talpos tūrį. Tuo jos skiriasi nuo skysčio, kurio molekulės yra tarpusavyje labiau pritrauktos ir turi pastovų tūrį, nors pavidalas priklauso nuo indo, ir nuo kietojo kūno, kuriame molekulės yra tvirtai surikiuotos ir laikosi kartu. Dujos taip pat pasižymi mažu tankiu, dideliu suspaudžiamumu ir greitu skverbimusi (difuzija) per atvirus tarpus.

Cheminė sudėtis ir rūšys

Grynosios dujos gali būti vienatomių (vienas atomas vienoje molekulėje), elementinių (molekulės sudarytos iš to paties tipo atomų, pavyzdžiui diatominės O2 ar H2) arba sudėtinių (junginiai, kuriuose molekulė susidaro iš skirtingų atomų). Pavyzdžiai: neonas yra vienatomių dujų pavyzdys, vandenilis dažnai aptariamas kaip elementinių (diatominių) dujų pavyzdys, o anglies dioksidas – sudėtinių dujų pavyzdys.

Dujų mišiniai yra labai paplitę gamtoje ir technikoje. Pavyzdžiui, oras, kurį sudaro apie 78 % azoto, apie 21 % deguonies, apie 0,9 % argono ir nedidelis kiekis anglies dioksido (apie 0,04 %), be to, ore gali būti kintantis kiekis vandens garų. Kiti svarbūs mišiniai yra pramoninės dujos ir gamtinės dujos, kurios daugiausia sudarytos iš metano ir kitų angliavandenilių.

Fizinės ir termodinaminės savybės

Dujos pasižymi šiais bendrais bruožais:

  • Užpildo indo tūrį: laisvai paskirstosi po visą prieinamą erdvę.
  • Lengvai suspaudžiamos: jų tūris labai priklauso nuo slėgio ir temperatūros.
  • Difuzija ir maišymasis: skirtingos dujos greitai susimaišo be mechaninio maišymo.
  • Slėgis: dujų savybes ir elgesį apibūdina slėgis; santykis tarp tūrio, slėgio ir temperatūros dažnai aprašomas idealios dujos dėsniu (PV = nRT) — realios dujos prie aukštų slėgių ir žemų temperatūrų gali skirtis nuo idealaus modelio.

Cheminės savybės, pavojai ir panaudojimas

Dujos gali būti chemiškai aktyvios arba inertinės. Kai kurios yra degios (pvz., metanas, vandenilis), kitos — toksiškos arba nuodingos (pvz., chloras, anglies monoksidas), o dar kitos — inertinės (pvz., argonas, neonas), naudojamos apsauginei aplinkai kurti. Nuodingos dujos istorijoje buvo panaudotos kaip cheminis ginklas Pirmajame pasauliniame kare, dėl ko jų naudojimas civiliuose ir karininiuose konfliktuose vėliau buvo sugriežtintas arba uždraustas tarptautiniais susitarimais.

Panaudojimas:

  • Energetika ir šildymas — gamtinės dujos (daugiausia metanas) naudojamos elektros gamybai, šildymui, pramoniniams procesams.
  • Pramonė — dujos reikalingos chemijos pramonei, metalų suvirinimui (inertinės apsauginės atmosferos), šaldymui (prekės, skystintos dujos), maisto pramonei (CO2 gazavimui).
  • Medicinoje — deguonis gyvybinių funkcijų palaikymui.
  • Transportas — suskystintų dujų kuro formos (LNG, LPG) ir kuro elementai (vandenilio panaudojimas).

Saugumas ir aplinka

Dujų sauga apima tinkamą laikymą, transportavimą ir detektavimą. Daugeliui dujų pritaikomos slėgio balionų taisyklės, o suskystintos dujos reikalauja izoliacijų ir šaldymo. Kai kurios dujos kelia dusinimo pavojų (beveik bekvapės inertiškos dujos gali išstumti deguonį), kitos — sprogimo ar užsidegimo riziką. Dėl to naudojami dujų jutikliai (anglies monoksido, metano, deguonies lygio stebėjimas), ventiliacija ir avarinės procedūros.

Aplinkos požiūriu, tam tikros dujos — ypač anglies dioksidas ir metanas — veikia kaip šiltnamio efektą sukeliančios dujos ir prisideda prie klimato kaitos. Todėl mažinamas išmetamų dujų kiekis ir ieškoma švaresnių alternatyvų energetikoje.

Trumpai: dujos yra viena iš pagrindinių medžiagų formų, pasižyminčių laisvu molekulių judesiu, dideliu suspaudžiamumu ir gebėjimu užpildyti erdvę; jos gali būti įvairios chemiškai ir fizikinėmis savybėmis, plačiai naudojamos pramonėje, energetikoje ir kasdieniame gyvenime, tačiau reikalauja atitinkamų saugos priemonių ir turi įtakos aplinkai.