Hukum Graham mengungkapkan hubungan antara laju efusi atau difusi gas dan massa molar gas tersebut. Difusi menggambarkan penyebaran gas melalui volume atau gas kedua, dan efusi menggambarkan pergerakan gas melalui lubang kecil ke ruang terbuka.
Pada tahun 1829, ahli kimia Skotlandia Thomas Graham menentukan melalui eksperimen bahwa laju efusi gas berbanding terbalik dengan akar pangkat dua dari kerapatan partikel gas. Pada tahun 1848 ia menunjukkan bahwa laju efusi gas juga berbanding terbalik dengan akar kuadrat dari massa molarnya. Hukum Graham juga menunjukkan bahwa energi kinetik gas sama pada temperatur yang sama.
Rumus Hukum Graham
Hukum Graham menyatakan bahwa laju difusi atau efusi suatu gas berbanding terbalik dengan akar kuadrat dari massa molarnya. Lihat hukum ini dalam bentuk persamaan di bawah ini.
r ∝ 1/(M) ½
salah satu
r(M) ½ = konstanta
Dalam persamaan ini, r = laju difusi atau efusi dan M = massa molar.
Umumnya, hukum ini digunakan untuk membandingkan perbedaan laju difusi dan efusi antara gas, yang sering disebut sebagai Gas A dan Gas B. Suhu dan tekanan diasumsikan konstan dan ekuivalen antara kedua gas tersebut. Ketika hukum Graham digunakan untuk perbandingan seperti itu, rumusnya ditulis sebagai berikut:
r Gas A /r Gas B = (M Gas B ) ½ / (M Gas A ) ½
contoh soal
Salah satu penerapan hukum Graham adalah untuk menentukan seberapa cepat satu gas akan bocor relatif terhadap yang lain dan menghitung perbedaan kecepatannya. Misalnya, jika Anda ingin membandingkan laju efusi hidrogen (H 2 ) dan gas oksigen (O 2 ), Anda dapat menggunakan massa molarnya (hidrogen = 2 dan oksigen = 32) dan menghubungkannya secara terbalik.
Persamaan untuk membandingkan laju efusi: laju H 2 / laju O 2 = 32 1/2 / 2 1/2 = 16 1/2 / 1 1/2 = 4/1
Persamaan ini menunjukkan bahwa molekul hidrogen tumpah empat kali lebih cepat daripada molekul oksigen.
Jenis lain dari masalah hukum Graham mungkin meminta Anda untuk menemukan berat molekul gas jika Anda mengetahui identitasnya dan rasio efusi antara dua gas yang berbeda.
Persamaan untuk mencari berat molekul: M 2 = M 1 Rate 1 2 / Rate 2 2
pengayaan uranium
Penerapan praktis lainnya dari hukum Graham adalah pengayaan uranium . Uranium alami terdiri dari campuran isotop dengan massa yang sedikit berbeda. Dalam pencurahan gas, bijih uranium pertama-tama diubah menjadi gas uranium heksafluorida dan kemudian berulang kali ditumpahkan melalui zat berpori. Melalui setiap tumpahan, material yang melewati pori-pori menjadi lebih terkonsentrasi di U-235 (isotop yang digunakan untuk menghasilkan tenaga nuklir) karena isotop ini berdifusi lebih cepat daripada U-238 yang lebih berat.
