Грахамова формула за дифузију и изливање

Грахамов закон изражава однос између стопе од излив или дифузија гаса и тог гаса моларна маса. Дифузија описује ширење гаса кроз запремину или други гас, а изливање описује кретање гаса кроз малу рупу у отвореној комори.

1829. шкотски хемичар Тхомас Грахам експериментисањем је утврдио да је брзина излива гаса обрнуто пропорционална до квадратног корена густине честица гаса. 1848. показао је да је брзина изливања гаса обрнуто пропорционална квадратном корену његове моларне масе. Грахамов закон такође показује да кинетичке енергије гасова једнаки су на истој температури.

Грахамов закон каже да је стопа од дифузија или излив гаса је обрнуто пропорционално квадратном корену његове моларне масе. Погледајте овај закон у облику једначења у наставку.

р ∝ 1 / (М)^½

или

р (М)^½ = константа

У тим једначинама, р = брзина дифузије или излива и М = моларна маса.

Генерално, овај закон се користи за поређење разлике у брзини дифузије и изливања између гасова, често означених као Гас А и Гас Б. Претпоставља се да су температура и притисак константни и једнаки између два гаса. Када се за такво поређење користи Грахамов закон, формула се пише на следећи начин:

р_{Гас А}/ р_{Гас Б} = (М_{Гас Б})^½/(M_{Гас А})^½

Једна примјена Грахамовог закона је утврдити колико брзо ће гас испасти у односу на други и квантифицирати разлику у стопама. На пример, ако желите да упоредите стопу изливања водоника (Х₂) и кисеоника (О)₂), можете користити њихове моларне масе (водоник = 2 и кисеоник = 32) и односити их обрнуто.

Једначина за поређење брзина изливања: стопа Х₂/ рате О₂ = 32^1/2 / 2^1/2 = 16^1/2 / 1^1/2 = 4/1

Ова једначина показује да молекули водоника излазе четири пута брже од молекула кисеоника.

Друга врста проблема са Грахам-овим законом може од вас тражити да пронађете молекуларну тежину гаса ако знате његов идентитет и омјер изливања између два различита гасова.

Једнаџба за проналажење молекулске тежине: М₂ = М₁Рате₁² / Рате₂²

Друга практична примена Грахамовог закона је уранијум обогаћивање. Природни уранијум састоји се од мешавине изотопа са нешто другачијом масом. У гасовитом изливу, уранијумска руда се прво претвара у гас уранијумског хексафлуорида, а потом више пута излива кроз порозну супстанцу. Кроз сваки излив, материјал који пролази кроз поре постаје концентрисанији у У-235 (тхе изотоп који се користи за производњу нуклеарне енергије) јер се тај изотоп шири бржим од тежег У-238.