La velocità di effusione di un gas è inversamente proporzionale alla radice quadrata della sua massa molare . Ciò significa che i gas più leggeri si diffondono più velocemente dei gas più pesanti.

Questa relazione è nota come Legge dell'effusione di Graham :

```

Tasso₁ / Tasso₂ =√(M₂ / M₁)

```

Dove:

* Tariffa₁ è la velocità di effusione del gas 1

* Tariffa₂ è la velocità di effusione del gas 2

* M₁ è la massa molare del gas 1

* M₂ è la massa molare del gas 2

Spiegazione:

La velocità di effusione è determinata dalla velocità media delle molecole di gas. Le molecole più leggere si muovono più velocemente delle molecole più pesanti alla stessa temperatura. Questo perché l'energia cinetica di una molecola di gas è proporzionale alla sua temperatura e alla sua massa.

Pertanto, le molecole più leggere hanno una velocità media più elevata e quindi si diffondono più velocemente attraverso una piccola apertura.

Esempio:

Consideriamo l'elio (He) e l'ossigeno (O₂). L'elio ha una massa molare di 4 g/mol, mentre l'ossigeno ha una massa molare di 32 g/mol.

Secondo la legge di Graham:

```

Tasso(He) / Tasso(O₂) =√(32 / 4) =√8 ≈ 2,83

```

Ciò significa che l’elio si diffonde circa 2,83 volte più velocemente dell’ossigeno.

Applicazioni:

La legge di Graham ha diverse applicazioni in chimica e fisica, tra cui:

* Separazione dei gas: I gas con masse molari diverse possono essere separati consentendo loro di diffondersi attraverso una membrana porosa.

* Determinazione della massa molare: La massa molare di un gas sconosciuto può essere determinata confrontando la sua velocità di effusione con quella di un gas noto.

* Comprensione della diffusione del gas: Il concetto di velocità di effusione è legato anche alla diffusione dei gas, che è il movimento delle molecole di gas da una regione ad alta concentrazione a una regione a bassa concentrazione.