Difusão é o termo dado à passagem de uma substância através de outra. Em sólido, a difusão é tão lenta que métodos especiais são necessários para d...

Difusão é o termo dado à passagem de uma substância através de outra. Em sólido, a difusão é tão lenta que métodos especiais são necessários para detectar e medir sua velocidade. Nos líquidos, a difusão ocorre mais rapidamente. Quando adicionamos cuidadosamente à água líquida uma gota de tinta solúvel em água, podemos ver a tinta difundindo-se vagarosamente neste líquido. (Esta demonstração é difícil de ser realizada, pois a adição de uma gota provoca turbulência, que mascara a difusão.) Os gases difundem-se mais rapidamente. Quando sentimos o cheiro de algo, é o resultado da difusão de gás através do ar para os nossos sensores olfativos (nariz). (A difusão é frequentemente auxiliada pelas correntes de convecção no ar.) A Figura 4.10a ilustra a difusão de dois gases entre si. Em 1829, Thomas Graham, um químico inglês, mediu as velocidades de difusão de gases, um resumo de seus resultados agora é conhecido com a lei de difusão de Graham. Lei da Difusão de Graham: A velocidade de difusão de um gás através de outro é inversamente proporcional à raiz quadrada da densidade do gás. Se representarmos a densidade por d, podemos escrever: A lei de difusão de Graham pode ser rearranjada em termos da massa molecular. A uma dada pressão e temperatura, a densidade e a massa molecular de um gás ideal são diretamente proporcionais, como é mostrado algebricamente a seguir. Representando a densidade por d e a massa por m temos: Agora, se M representa a massa molecular, então Assim, por substituição, temos: Comentários Adicionais As conclusões anteriores podem ser interpretadas de outra forma: volumes iguais de dois gases diferentes contêm o mesmo número de moléculas, se forem mantidas as mesmas condições de pressão e temperatura. Se a massa molecular do primeiro gás for o dobro do segundo, então a massa da primeira amostra deve ser o dobro da segunda. Finalmente, visto que duas amostras ocupam o mesmo volume, a densidade do primeiro gás será o dobro da densidade do segundo gás. Visto que a densidade e a massa molecular são diretamente proporcionais, podemos ampliar a lei de difusão de Graham. Lei da Difusão de Graham (ampliada): A velocidade de difusão de um gás é inversamente proporcional (1) à raiz quadrada de sua densidade e (2) à raiz quadrada de sua massa molecular. Matematicamente, isto significa que: E que Efusão é a passagem de um gás através de uma abertura de um buraco de agulha ou orifício, como mostra a Figura 4.10b. Em 1846, Graham relatou uma segunda generalização conhecida como lei da efusão de Graham. Essa lei é estendida tanto para a massa molecular como também para a densidade. Lei da Efusão de Graham: A velocidade de efusão de um gás através de um dado orifício é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua densidade ou de sua massa molecular. As leis de difusão e efusão de Graham podem ser utilizadas para determinar a massa molecular de um gás desconhecido. A proporcionalidade inversa significa que para dois gases A e B submetidos à difusão ou efusão: Esta relação pode ser usada para determinar a massa molecular de um gás desconhecido por meio da velocidade de difusão ou efusão, se a velocidade correspondente for determinada por um gás de massa molecular conhecida.