Graham Difüzyon ve Efüzyon Yasası: Gaz Yayılması ve Temel Hesaplar

Konu Özeti

Gazlar bulundukları kabı tamamen doldurur ve birbirleriyle her oranda karışır. Gaz tanecikleri sürekli ve gelişigüzel hareket ettiği için gazlar hızla yayılır. Bu bölümde gazların yayılma hızını belirleyen Graham yasasını, mol kavramını ve ideal gaz denklemini öğreneceksin. Bu bilgiler kimyasal tepkimelerdeki gaz hesaplarında da kullanılır.

Temel Kavramlar

• Difüzyon: Bir gazın başka bir gazın ya da havanın içinde kendiliğinden yayılıp karışmasıdır.
• Efüzyon: Bir gazın kabın küçük bir deliğinden boşluğa ya da vakuma geçmesidir.
• Sıcaklık arttıkça taneciklerin hızı artar ve yayılma hızlanır.
• Ortam ne kadar seyrekse (boşluk, düşük basınç) yayılma o kadar hızlı olur.

Graham yasasına göre sabit sıcaklık ve basınçta bir gazın yayılma hızı, mol kütlesinin karekökü ile ters orantılıdır. Hafif gazlar daha hızlı yayılır.

r₁ / r₂ = √(M₂ / M₁) (aynı T ve P; r: yayılma hızı, M: mol kütlesi)

Aynı miktardaki gazlar için süre ile hız ters orantılıdır, bu yüzden yayılma süreleri için şu bağıntı kullanılır.

t₁ / t₂ = √(M₁ / M₂)

Mol kavramı (KİM.10.1.4): 1 mol, 6,02·10²³ tanecik içeren madde miktarıdır. Mol kütlesi 1 molün gram cinsinden kütlesidir ve mol sayısı n = m / M bağıntısıyla bulunur. Saf maddelerin kütle, hacim, mol sayısı ve tanecik sayısı arasında bu bağıntılarla ilişki kurulur (KİM.10.1.5).

Gazların özellikleri arasındaki ilişkiler şöyledir (KİM.10.1.9):

• Sabit T'de basınç artarsa hacim azalır (P · V = sabit; Boyle).
• Sabit P'de sıcaklık (Kelvin) artarsa hacim artar (V / T = sabit; Charles).
• Sabit T ve P'de hacim, mol sayısı ile doğru orantılıdır (Avogadro).

Bu üç ilişki birleştirilerek ideal gaz denklemi elde edilir (KİM.10.1.10).

P · V = n · R · T (R = 0,082 L·atm/mol·K; T Kelvin cinsinden)

Kimyasal tepkimelerde atom türü ve sayısı korunur. Denklemdeki katsayılar mol oranını verir ve gazlarda aynı koşullarda mol oranı hacim oranına eşittir (KİM.10.1.6, KİM.10.1.7).

2H₂ + O₂ → 2H₂O (mol oranı 2 : 1 : 2)