Graham'ın Difüzyon ve Efüzyon Formülü

Graham yasası oranı arasındaki ilişkiyi ifade eder efüzyon veya yayılma ve bu gazın molar kütle. Difüzyon, bir gazın bir hacim veya ikinci gaz boyunca yayılmasını ve efüzyon bir gazın küçük bir delikten açık bir odaya hareketini tarif eder.

1829'da İskoç kimyager Thomas Graham, bir gazın efüzyon hızının ters orantı gaz parçacığının yoğunluğunun kare köküne kadar. 1848'de, bir gazın efüzyon oranının, mol kütlesinin kare kökü ile ters orantılı olduğunu gösterdi. Graham yasası aynı zamanda gazların kinetik enerjileri aynı sıcaklıkta eşittir.

Graham yasası, difüzyon veya efüzyon bir gazın molar kütlesinin kare kökü ile ters orantılıdır. Bu yasaya aşağıdaki denklem formuna bakınız.

r ∝ 1 / (M)^½

veya

r (E)^½ = sabit

Bu denklemlerde, r = difüzyon veya efüzyon hızı ve M = molar kütle.

Genellikle, bu yasa, genellikle Gaz A ve Gaz B olarak gösterilen gazlar arasındaki difüzyon ve efüzyon oranlarındaki farkı karşılaştırmak için kullanılır. Sıcaklık ve basıncın iki gaz arasında sabit ve eşdeğer olduğunu varsayar. Graham yasası böyle bir karşılaştırma için kullanıldığında, formül aşağıdaki gibi yazılır:

r_{Gaz A}/ r_{Gaz B} = (M_{Gaz B})^½/(M_{Gaz A})^½

Graham yasasının bir uygulaması, bir gazın diğerine göre ne kadar çabuk etkili olacağını belirlemek ve oran farkını ölçmektir. Örneğin, hidrojenin (H) efüzyon oranlarını karşılaştırmak istiyorsanız₂) ve oksijen gazı (O₂), molar kütlelerini (hidrojen = 2 ve oksijen = 32) kullanabilir ve tersine bağlayabilirsiniz.

Efüzyon hızlarını karşılaştırmak için denklem: H oranı₂/ oran O₂ = 32^1/2 / 2^1/2 = 16^1/2 / 1^1/2 = 4/1

Bu denklem, hidrojen moleküllerinin oksijen moleküllerinden dört kat daha hızlı etkilendiğini gösterir.

Graham'ın yasa sorununun başka bir türü, kimliğini ve iki farklı gaz arasındaki efüzyon oranını biliyorsanız gazın moleküler ağırlığını bulmanızı isteyebilir.

Molekül ağırlığı bulmak için denklem: M₂ = M₁oran₁² / Oyla₂²

Graham yasasının bir başka pratik uygulaması uranyum zenginleştirme. Doğal uranyum, biraz farklı kütlelere sahip bir izotop karışımından oluşur. Gaz halinde efüzyonda, uranyum cevheri ilk önce uranyum hekzaflorür gazına yapılır, daha sonra tekrar tekrar gözenekli bir maddeden geçirilir. Her bir efüzyon yoluyla, gözeneklerden geçen malzeme U-235'te ( nükleer enerji üretmek için kullanılan izotop), çünkü bu izotop daha ağır bir oranda U-238.