Formula Graham untuk Difusi dan Efusi

Hukum Graham menyatakan hubungan antara tingkat efusi atau difusi dari gas dan gas itu masa molar. Difusi menggambarkan penyebaran gas di seluruh volume atau gas kedua dan efusi menggambarkan pergerakan gas melalui lubang kecil ke ruang terbuka.

Pada tahun 1829, ahli kimia Skotlandia Thomas Graham memutuskan melalui eksperimen bahwa laju efusi gas adalah berbanding terbalik ke akar kuadrat dari kepadatan partikel gas. Pada tahun 1848, ia menunjukkan bahwa laju efusi gas juga berbanding terbalik dengan akar kuadrat dari massa molarnya. Hukum Graham juga menunjukkan bahwa energi kinetik dari gas sama pada suhu yang sama.

Hukum Graham menyatakan bahwa angka difusi atau efusi dari gas berbanding terbalik dengan akar kuadrat dari massa molarnya. Lihat hukum ini dalam bentuk persamaan di bawah ini.

r ∝ 1 / (M)^½

atau

r (M)^½ = konstan

Dalam persamaan ini, r = laju difusi atau efusi dan M. = massa molar.

Secara umum, undang-undang ini digunakan untuk membandingkan perbedaan tingkat difusi dan efusi antara gas, sering dinotasikan sebagai Gas A dan Gas B. Diasumsikan bahwa suhu dan tekanan konstan dan setara antara kedua gas. Ketika hukum Graham digunakan untuk perbandingan semacam itu, rumusnya ditulis sebagai berikut:

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

Salah satu penerapan hukum Graham adalah untuk menentukan seberapa cepat gas akan mengalir dalam kaitannya dengan yang lain dan menghitung perbedaan dalam tingkat. Misalnya, jika Anda ingin membandingkan laju efusi hidrogen (H₂) dan gas oksigen (O₂), Anda dapat menggunakan massa molar mereka (hidrogen = 2 dan oksigen = 32) dan mengaitkannya secara terbalik.

Persamaan untuk membandingkan tingkat efusi: tingkat H₂/ nilai O₂ = 32^1/2 / 2^1/2 = 16^1/2 / 1^1/2 = 4/1

Persamaan ini menunjukkan bahwa molekul hidrogen berdifusi empat kali lebih cepat daripada molekul oksigen.

Tipe lain dari masalah hukum Graham mungkin meminta Anda menemukan berat molekul gas jika Anda tahu identitasnya dan rasio efusi antara dua gas yang berbeda.

Persamaan untuk menemukan berat molekul: M.₂ = M₁Menilai₁² / Nilai₂²

Aplikasi praktis lain dari hukum Graham adalah uranium penyuburan. Uranium alami terdiri dari campuran isotop dengan massa yang sedikit berbeda. Dalam efusi gas, bijih uranium pertama-tama dibuat menjadi gas uranium heksafluorida, kemudian berulang kali digunakan melalui zat berpori. Melalui setiap efusi, bahan yang melewati pori-pori menjadi lebih terkonsentrasi di U-235 (the isotop digunakan untuk menghasilkan energi nuklir) karena isotop ini berdifusi pada tingkat yang lebih cepat daripada yang lebih berat U-238.