Samorzutne rozprzestrzenianie się cząsteczek wywołane nieustannym ruchem molekularno – kinetycznym nazywamy dyfuzją. Dyfuzję wykazują gazy, ciecze, a nawet ciała stałe. Najszybciej proces dyfuzji przebiega w gazach.
Analogiczne zjawisko polegające na wypływie cząsteczek gazu ze zbiornika przez wąski otwór nazywamy efuzją.
Szybkość dyfuzji, lub efuzji gazów w stałej temperaturze i przy stałej różnicy ciśnień zależy od szybkości ruchu cząsteczek, a więc od gęstości gazów i przebiega według odkrytego przez Grahama prawa dyfuzji.
\( u \) - szybkość dyfuzji,
\( d \) - gęstość gazu.
Gęstość ( \( d \)) jest z kolei proporcjonalna do jego masy molowej ( \( M \)), a czas wypływu ( \( t \)) określonej objętości, jest odwrotnie proporcjonalny do szybkości dyfuzji, stąd:
Prawo dyfuzji Grahama zostało praktycznie wykorzystane do rozdzielenia gazów (np. argonu i neonu). Można je wykorzystać do wyznaczania masy molowej gazów.
Treść zadania:
Czas wypływu określonej objętości gazu przez kapilarę wynosi \( 1,44 \ min \), a czas wypływu takiej samej objętości tlenu w tych warunkach wynosi \( 1,88 \ min. \) Obliczyć gęstość badanego gazu względem wodoru.Rozwiązanie:
Dane: \( t_{gazu} = 1,44 \ min, t_{tlenu} = 1,88 \ min, d_{gazu} = ? \)Gęstość tlenu względem wodoru wynosi 16 ponieważ: \( \frac{d_{O_2}}{d_{H_2}} =\frac{M_{O_2}}{M_{H_2}} = \frac{32}{2} = 16 \)
Z prawa Grahama wynika:
Odpowiedź: Gęstość gazu względem wodoru wynosi 10,2.
Moduł został opracowany na podstawie [1] oraz [2].
Bibliografia
1. J. Banaś i W. Solarski (Red.): Chemia dla inżynierów, podręcznik, AGH Uczelniane Wyd. Nauk.-Dydakt, Kraków 20082. G. Barrow: Chemia fizyczna, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1973