Difusão e efusão dos gases: Lei de Thomas Graham

De acordo com a teoria cinética sabemos que as partículas gasosas estão em movimento contínuo e muito rápido. Esse movimento faz com que dois ou mais gases se misturem rapidamente, dando sempre origem a uma mistura homogênea. Esse fato pode ser constatado dispondo-se de dois balões de vidro, ligados entre si por uma comunicação provida de uma válvula; colocamos num dos balões um gás ou vapor colorido (por exemplo: NO₂ ou vapor de bromo) e deixamos no outro balão simplesmente ar (mistura de N₂, O₂ e outros gases). Abrindo-se a válvula, podemos ver o gás colorido “caminhando” através do ar e se misturando com ele, esse movimento é chamado de difusão gasosa.

Denomina-se difusão o movimento espontâneo das partículas de um gás de se espalharem uniformemente em meio às partículas de um outro gás, ou então de atravessarem uma parede porosa.

É o que ocorre, por exemplo, quando uma mulher usando perfume entra em um ambiente fechado. Em pouco tempo o perfume se espalha por todo o ambiente.

Já a efusão podemos considerar como caso particular de difusão, refere-se ao movimento espontâneo das partículas de um gás contido num recipiente no sentido de escaparem por um pequeno orifício para um ambiente externo de pressão mais baixa.

É o que ocorre, por exemplo, quando estamos tentando encher um balão (bexiga) de aniversário e ela escapa de nossas mãos.

O movimente das partículas de um gás em qualquer situação está relacionada à energia cinética média das partículas, que é diretamente proporcional à temperatura termodinâmica do gás, ou seja, quanto maior a temperatura do gás, mais rápido será o movimento das moléculas.

Em 1892, o cientista Thomas Graham, estudando o “vazamento” dos gases através de pequenos orifícios (ou paredes porosas), enunciou: “em condições idênticas, as velocidades de efusão de dois gases são inversamente proporcionais às raízes quadradas de suas densidades absolutas”. Ou ainda, que “a velocidade de difusão e de efusão de um gás é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua densidade”.

😎Como abrir uma garrafa de champanhe sem usar as mãos?;

😝Por que os sólidos são “duros”? E os líquidos e gases são “moles”?

Matematicamente, temos:

Isso quer dizer que quanto menos denso for o gás, maior será sua velocidade de difusão e efusão. É claro que essa relação se dá a partir da constatação de que ambos os gases estão em uma mesma temperatura e pressão, o que nos leva à outra conclusão: nessas condições, as relações entre as densidades de dois gases são iguais à relação entre as suas massas molares.

Agora, sabendo que d = PM/RT e substituindo d₁ e d₂ na fórmula anterior, chegamos a:

Nessa fórmula, a velocidade de efusão dos gases é medida em unidades de volume que escapa por unidade de tempo”; em geral é expressa em litros por minuto.

Podemos notar que a massa molar do gás também interfere na sua velocidade, pois quanto menor for essa massa molar de uma substância gasosa, mais fácil será para o gás realizar a difusão ou a efusão, mais rapidamente ela tenderá a se dispersar pelo ambiente e vice-versa.

Por exemplo, se dois frascos forem abertos ao mesmo tempo, sendo que um contém vinagre (ácido acético, C₂H₄O₂) e o outro contém detergente amoniacal (libera amônia gasosa, NH₃), o cheiro que vamos sentir primeiro será o da amônia, porque a sua massa molar é menor que a do ácido acético.

O fenômeno da difusão gasosa é o que mantém a composição da atmosfera aproximadamente constante.

😎Entenda a diferença entre vapor e gás;

😝Qual a diferença entre gás ideal e real?;

😋O botijão de cozinha que você compra é gás ou é líquido?

Espero ter ajudado!

Um mol de abraços!