Prof. Dr. Bilsen Beşergil: Graham Yasası (Graham's law)

Graham yasası (Graham efüzyon veya difüzyon yasası olarak da bilinir), 1848'de İskoç fizikokimyacı Thomas Graham tarafından formüle edildi. Graham, deneysel olarak, bir gazın efüzyon (veya difüzyon) hızının, partiküllerinin kütlesinin karekökü ile ters orantılı olduğunu buldu. Bu formül şu şekilde yazılabilir:

Hız₁ /Hız₂ = (M₂ / M₁)^½

Hız₁: birinci gazın efüzyon (difiüzyon) hızı (mol/zaman), Hız₂: ikinci gazın gazın (difiüzyon) hızı, M₁: birinci gazın molar kütlesi, M₂: ikinci gazın molar kütlesidir.

Graham yasası gazların efüzyon ve difüzyonunu kapsar. Bir kapta bulunan gazın, kapta açılan çok küçük bir delikten boşluğa kaçmasına efüzyon (dışa yayılma) denir. Difüzyon, sabit basınçta gerçekleşen bir olay olduğu halde efüzyon bir basınç farkı ile oluşmaktadır. Difüzyon, gazların birbirleri içersinde veya boşlukta yayılmasıdır.

Moleküler efüzyon bir gazın bir delikten bir seferdeki hareketini içerdiğinden Graham yasası, moleküler efüzyon için çok doğru sonuç verir. Oysa, bir gazın bir başka bir gaz içinde veya havada difüzyonu birden fazla gazın hareketini gerektirdiğinden, difüzyon için elde edilen değer yaklaşıktır.

Aynı sıcaklık ve basınçta molar kütle, kütle yoğunluğuyla orantılıdır. Dolayısıyla, farklı gazların difüzyon hızları, kütle yoğunluklarının kareköküyle ters orantılıdır.

r µ 1 / (d)^½

Aynı sıcaklık ve basınçta iki farklı gazın difüzyon hızları karşılaştırıldığında mol kütlesi küçük olan, büyük olana göre daha hızlı yayılır. Gazların öz kütleleri (yoğunluk) mol kütleleriyle doğru orantılı olduğundan Graham difüzyon yasası aşağıdaki şekilde yazılabilir:

(d₂ / d₁)^½ = t₂ / t₁

t: yayılma süresi, d: yoğunluk

Örneğin H₂ gazının mol kütlesi 2, O₂ gazının 32'dir. Buna göre:

Hız_H2 /Hız_O2 = (32 / 2)^½ = 4

Bu sonuç hidrojen gazının oksijene göre 4 kat daha hızlı yayıldığını gösterir.