Cómo resolver problemas de difusión y derrame utilizando la ley de Graham

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Por Peter J. Mikulecky, Chris Hren

Diferentes gases se difunden a diferentes velocidades, dependiendo de sus masas molares. Usted puede comparar las tasas de difusión de dos gases usando la ley de Graham. La ley de Graham también se aplica a la efusión, el proceso en el que las moléculas de gas fluyen a través de un pequeño agujero en un recipiente.

La difusión es el movimiento de una sustancia desde un área de mayor concentración a un área de menor concentración. La difusión ocurre espontáneamente, por sí sola. Conduce a la mezcla, produciendo finalmente una mezcla homogénea en la que la concentración de cualquier componente gaseoso es igual en todo un volumen. Por supuesto, ese estado de difusión completa es un estado de equilibrio, y lograr el equilibrio puede llevar tiempo.

Ya sean gases difusos o efusivos, lo hacen a un ritmo inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su masa molar. En otras palabras, las moléculas de gas más masivas se difunden y efunden más lentamente que las moléculas de gas menos masivas. Por lo tanto, para los gases A y B, se aplica lo siguiente:

Nota: En el siguiente problema, las masas molares se redondean a dos decimales antes de que se conecten a la fórmula.

De lejos, la parte más importante de resolver los problemas de derrame es identificar qué gas identificará como Gas A y qué gas identificará como Gas B al conectar sus valores a la ecuación. ¡No los cambies!

Ahora, sobre el problema: ¿Cuánto más rápido se libera el gas hidrógeno que el gas de neón?

El gas hidrógeno se refiere al H2 porque el hidrógeno es un elemento diatómico. Consulte su tabla periódica (o su memoria, si es tan bueno) para obtener las masas molares de gas hidrógeno (2,02 g/mol) y gas neón (20,18 g/mol). Finalmente, conecta esos valores en los lugares apropiados dentro de la ley de Graham, y podrás ver la relación de velocidad de derrame. En este ejemplo, supongamos que usted eligió hidrógeno como Gas A y neón como Gas B.

La respuesta a este problema es 3.16. Poner este número por encima del 1 puede ayudarle a entender su respuesta. La relación 3,16/1 significa que por cada 3,16 mol de gas de hidrógeno que se produzca, se producirá un derrame de 1,00 mol de gas de neón. Esta relación está diseñada para comparar las tasas. Así que el gas hidrógeno produce 3,16 veces más rápido que el neón.

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