La teoria di Graham, formulata dal chimico fisico scozzese Thomas Graham nel 1848, afferma che il rapporto tra le velocità di effusione di due gas è inversamente proporzionale alla radice quadrata delle loro masse molecolari. Questo concetto può essere espresso come:
v1/v2 = √M2/M1
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Dove v1 rappresenta la diffusione del gas 1, v2 la diffusione del gas 2, M1 la massa molare del gas 1 e M2 la massa molare del gas 2.
Thomas Graham basò la sua teoria sulle osservazioni di Johann Döbereiner, il quale notò che l’idrogeno si diffondeva più velocemente dell’aria circostante attraverso una fessura in una bottiglia di vetro. La legge di diffusione di Graham si applica sia all’effusione che alla diffusione dei gas.
Calcolo della Massa Molare di un Gas Sconosciuto
Se la velocità di diffusione di un gas è 3.7 volte maggiore rispetto a quella del kripton, possiamo calcolarne la massa molare come segue:
3.7 = √M2/M1
13.7 = M2/M1
M2 = 84.8
13.7 = 84.8 / M1
M1 = 84.8/13.7 = 6.19 g/mol
Confronto tra Velocità di Elio e Argon
Se confrontiamo la velocità di effusione dell’elio con quella dell’argon, possiamo determinare che:
vHe/vNe = √20.2/4.0 = 2.2
Quindi, l’elio ha una velocità 2.2 volte maggiore rispetto all’argon.
Calcolo della Velocità di Effusione del Cloro
Se conosciamo la velocità di effusione del biossido di carbonio (410 m/s), possiamo determinare la velocità di effusione del cloro:
410/vCO2 = √71/44 = 1.27
vCO2 = 410/1.27 = 323 m/s
Identificazione del Gas Nobile
Per determinare il gas nobile con una velocità di effusione di 394 m/s rispetto al fluoro (585 m/s), possiamo eseguire il seguente calcolo:
585/394 = √MMgn / 38
1.48 = √MMgn / 38
2.20 = MMgn / 38
MMgn = 83 g/mol
Pertanto, il gas nobile in questione è il kripton, con una massa molare di 83 g/mol.
