Grahams lov er en gasslov som relaterer diffusjonshastigheten eller effusjonen av en gass til dens molmasse. Diffusjon er prosessen med å sakte blande to gasser sammen. Effusjon er prosessen som oppstår når en gass får slippe unna beholderen gjennom en liten åpning.
Grahams lov sier at hastigheten som en gass vil strømme ut eller diffundere er omvendt proporsjonal med kvadratroten til de molære massene av gassen. Dette betyr at lette gasser diffunderer / diffunderer raskt og tyngre gasser diffunderer / diffunderer sakte.
Dette eksempelproblemet bruker Grahams lov for å finne hvor mye raskere en gass effuses enn en annen.
Grahams lovproblem
Gass X har en molmasse på 72 g / mol og Gass Y har en molmasse på 2 g / mol. Hvor mye raskere eller tregere strømmer Gass Y ut av en liten åpning enn Gass X ved samme temperatur?
Løsning:
Grahams lov kan uttrykkes som:
rX(MMX)1/2 = rY(MMY)1/2
hvor
rX = effusjonshastighet / diffusjon av gass X
MMX= molmasse av gass X
rY = effusjonshastighet / diffusjon av gass Y
MMY = molmasse for gass Y
Vi ønsker å vite hvor mye raskere eller tregere gass Y-effuser sammenlignet med Gass X. For å få denne verdien, trenger vi forholdet mellom hastighetene for Gass Y til Gass X. Løs ligningen for rY/ rX.
rY/ rX = (MMX)1/2/(MMY)1/2
rY/ rX = [(MMX) / (MMY)]1/2
Bruk de gitte verdiene for molmasser og plugg dem inn i ligningen:
rY/ rX = [(72 g / mol) / (2)]1/2
rY/ rX = [36]1/2
rY/ rX = 6
Merk at svaret er et rent tall. Med andre ord, enhetene avbryter. Det du får er hvor mange ganger raskere eller tregere gass Y strømmer ut sammenlignet med gass X.
Svar:
Gass Y vil strømme ut seks ganger raskere enn den tyngre Gas X.
Hvis du ble bedt om å sammenligne hvor mye saktere gass X-effusjoner sammenligner med gass Y, bare ta det inverse av hastigheten, som i dette tilfellet er 1/6 eller 0,167.
Det har ikke noe å si hvilke enheter du bruker for effusjonshastigheten. Hvis gass X strømmer ut med 1 mm / minutt, strømmer gass Y ut med 6 mm / minutt. Hvis gass Y strømmer ut ved 6 cm / time, strømmer gass X ut med 1 cm / time.
Når kan du bruke Grahams lov?
- Grahams lov kan bare brukes til å sammenligne diffusjonshastigheten eller utstrømningen av gasser ved en konstant temperatur.
- Loven bryter sammen, som andre gasslover, når konsentrasjonen av gasser blir veldig høy. Gasslovene ble skrevet for ideelle gasser, som har lave temperaturer og trykk. Når du øker temperaturen eller trykket, kan du forvente at den forutsagte atferden avviker fra eksperimentelle målinger.