グラハムの拡散と滲出の公式

トーマス・グラハム。ウィキペディア/パブリック ドメイン

グラハムの法則 の割合間の関係を表します。 浸出液 また 拡散 ガスとそのガスの モル質量 .拡散は、ボリュームまたは 2 番目のガス全体にガスが広がることを表し、噴出は、小さな穴を通って開いたチャンバーにガスが移動することを表します。

1829 年、スコットランドの化学者トーマス グラハムは、ガスの流出速度が 反比例の ガス粒子の密度の平方根に。 1848 年に、彼はガスの流出速度もそのモル質量の平方根に反比例することを示しました。グラハムの法則はまた、 気体の運動エネルギー 同じ温度では等しい。

グラハムの法則式

グラハムの法則では、 拡散または滲出 ガスのモル質量の平方根に反比例します。以下の方程式の形でこの法則を参照してください。

r ∝ 1/(M)^½

また

r(M)^½=定数

これらの式では、 r = 拡散または浸出速度および M = モル質量。

一般に、この法則は、多くの場合ガス A とガス B として示される、ガス間の拡散速度と流出速度の違いを比較するために使用されます。温度と圧力が一定であり、2 つのガス間で同等であると仮定します。このような比較にグラハムの法則を使用すると、式は次のように記述されます。

r_ガーゼ/r_ガスB= (M_ガスB)^½/(M_ガーゼ)^½

問題例

グラハムの法則の応用の 1 つは、ガスが別のガスに比べてどれだけ速く流出するかを判断し、速度の違いを定量化することです。たとえば、水素の浸出速度を比較したい場合 (H₂) と酸素ガス (O₂)、それらのモル質量 (水素 = 2 および酸素 = 32) を使用して、それらを逆に関連付けることができます。

浸出率を比較するための式: レートH₂/レート O₂= 32^1/2/ 2^1/2= 16^1/2/ 1^1/2= 4/1

この式は、水素分子が酸素分子の 4 倍の速さで流出することを示しています。

別の種類のグラハムの法則の問題では、ガスの正体と 2 つの異なるガス間の流出比がわかっている場合に、ガスの分子量を求めます。

方程式 分子量を見つけるために： M₂= M₁レート₁²/ レート₂²

ウラン濃縮

グラハムの法則のもう 1 つの実際的な適用は、次のとおりです。 ウラン 濃縮。天然ウランは、質量がわずかに異なる同位体の混合物で構成されています。気体浸出では、ウラン鉱石を最初に六フッ化ウランガスにし、多孔質物質を通して繰り返し流出させます。この同位体は、より重い U-238 よりも速い速度で拡散するため、噴出ごとに、細孔を通過する物質は U-235 (核エネルギーの生成に使用される同位体) により濃縮されます。