La Ley de Efusión de Graham es un principio que describe el comportamiento de los gases cuando escapan a través de un pequeño agujero, conocido como efusión. Esta ley fue formulada por el químico escocés Thomas Graham en 1848. La ley de Graham explica cómo la velocidad de efusión de un gas es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su masa molar. Esto significa que los gases más ligeros se liberarán más rápidamente que los gases más pesados.
La efusión es un proceso en el que las moléculas de gas escapan de un recipiente a través de un pequeño orificio hacia el vacío. No se debe confundir el derrame con la difusión, que es la dispersión de moléculas de gas por un espacio hasta que se distribuyen uniformemente. La efusión se centra en el movimiento del gas a través de una barrera, mientras que la difusión se ocupa de la dispersión del gas en un área abierta.
La ley de Graham se puede expresar matemáticamente como:
\( \frac{Rate_1}{Rate_2} = \sqrt{\frac{M_2}{M_1}} \)Dónde:
Esta ecuación implica que la velocidad a la que se difunde un gas es directamente proporcional a la inversa de la raíz cuadrada de su masa molar. Por lo tanto, un gas con una masa molar menor se derramará más rápidamente que un gas con una masa molar mayor.
Ejemplo 1: Comparación de hidrógeno y oxígeno.
Considere los gases hidrógeno (H 2 ) y oxígeno (O 2 ). El hidrógeno tiene una masa molar de aproximadamente 2 g/mol y el oxígeno tiene una masa molar de aproximadamente 32 g/mol. Aplicando la ley de Graham:
\( \frac{Rate_{H_2}}{Rate_{O_2}} = \sqrt{\frac{32}{2}} = \sqrt{16} = 4 \)Esto significa que el gas hidrógeno se difunde cuatro veces más rápido que el gas oxígeno.
Ejemplo 2: Difusión del olor a perfume.
Cuando rocías perfume, el olor se propaga rápidamente por toda la habitación. Esto se debe a la pequeña masa molar de las moléculas del perfume, lo que les permite difundirse rápidamente en el aire, siguiendo la Ley de Graham.
La Ley de Graham tiene varias aplicaciones prácticas en procesos científicos e industriales:
Si bien la Ley de Graham proporciona información valiosa sobre el comportamiento de los gases, tiene algunas limitaciones:
Aunque esta lección no implica realizar experimentos, es beneficioso comprender cómo se puede demostrar la Ley de Graham. Un experimento sencillo consiste en utilizar dos globos llenos de diferentes gases, como helio para uno y dióxido de carbono para el otro. Al conectar estos globos a un aparato de efusión de gas, se puede observar la velocidad a la que cada gas escapa del globo. Medir el tiempo que tarda cada globo en desinflarse puede proporcionar una demostración práctica de la Ley de Graham en acción.
La Ley de Efusión de Graham es un principio fundamental en el estudio de los gases. Proporciona una comprensión clara de cómo los diferentes gases salen a través de pequeñas aberturas y tiene importantes aplicaciones en diversos campos de la ciencia y la tecnología. A pesar de sus limitaciones, la Ley de Graham sigue siendo una herramienta esencial para los científicos e ingenieros que trabajan con gases y mezclas de gases.
