Ley de Graham

Unidad de Apoyo para el Aprendizaje

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Introducción


La ley de Graham se refiere a la velocidad de difusión entre dos gases, la cual está relacionada de manera inversamente proporcional con el peso molecular de cada gas. En la imagen, se muestra el proceso de intercambio de gases que se da en la respiración. Para poder respirar, al interior de los pulmones, se realizan distintos procesos que permiten trasladar el oxígeno y el dióxido de carbono. La velocidad de difusión de estos gases se puede calcular mediante el uso de la ley de Graham.



Alveolo pulmonar y glóbulos rojos en el proceso de difusión del oxígeno y del dióxido de carbono para la respiración

En esta unidad, cuya duración es de una hora, se revisará la ley de Graham de la difusión de dos gases de diferente peso molecular.

Identificar la ley de Graham a partir de sus elementos básicos y ejemplos, para la resolución de problemas de impacto biológico.

Ley de Graham


Esta ley fue formulada en 1829 por Thomas Graham; indica que, cuando dos gases se ponen en contacto, se mezclan espontáneamente. Esto se debe al movimiento de las moléculas de un gas dentro de otro. Este proceso, provocado por el movimiento aleatorio de las moléculas, se llama difusión. Graham observó que las moléculas con masas más pequeñas se difunden más rápido que las pesadas.

Cuando un gas escapa a través de un orificio pequeño, hacia una región de menor presión o vacío, existe difusión. La rapidez de difusión de un gas también depende de la masa molecular; así, esta ley describe cómo se difunden los gases con respecto a otro; por ejemplo, a través de un tubo, a presión de 1 atm y a temperatura constante. A continuación, se muestra una figura que muestra el proceso.

Inicialmente, el gas se encuentra confinado del lado izquierdo. Cuando se abren las llaves, el gas se difunde hacia el espacio vacío, a través del tubo de conexión. Éste es un proceso espontáneo; es decir, que ocurre a condiciones normales de presión y temperatura y no es necesario realizar algún trabajo sobre el sistema.

Válvulas de presión que muestran el proceso de difusión de un gas

Proceso de difusión de un gas

Supuesto y expresión matemática


La ley de difusión de Graham establece que…

… bajo las mismas condiciones de temperatura y presión, la rapidez de difusión de diferentes gases es inversamente proporcional al cuadrado de las raíces de las masas moleculares.

A continuación, se muestra ecuación de difusión de Graham:

vA = Velocidad de difusión del gas A

vB = Velocidad de difusión del gas B

PMA = Peso molecular del gas A

PMB = Peso molecular del gas B

Ejemplo


El gas natural y el licuado de petróleo (GLP) son inodoros; cuando se usan en aplicaciones comerciales, se les agrega una cantidad pequeña del compuesto orgánico llamado mercaptano (CH3SH). Este compuesto tiene un olor detectable en concentraciones tan pequeñas como 0.001 mg por litro, por lo que, en caso de fuga, se puede confiar en el aviso proporcionado por la difusión de este compuesto tan oloroso.

Tanque de gas liberando un poco de gas que es percibido por su olor

Difusión de olor en gas

Aplicación de la ley


A partir de los elementos generales de la ley y el ejemplo, revisa un ejercicio de cómo se aplica.

¿Cuál es la velocidad de difusión del oxígeno respecto con el hidrógeno, si la masa molar del primero es 32 g/mol y la del segundo, 2 —gases diatómicos—?

Actividad. Velocidad de difusión de un gas para la masa molar

Ahora, aplicarás la ley de Graham para poder calcular la masa molar de un gas, mediante el conocimiento de las velocidades de difusión de dos gases distintos. Si un gas difunde a la mitad de rápido que lo hace el O2, encuentra la masa molar del gas.

Selecciona los datos, elementos o fórmulas que correspondan, de acuerdo con el ejercicio.


Autoevaluación. Ley de Graham

Ya que revisaste las características y elementos de la ley de Graham, pon a prueba lo que aprendiste. Realiza la siguiente autoevaluación.


Fuentes de información

Bibliografía

Bahl, A., Bahl, B. S. y Tuli, G. D. (2010). Essentials of Physical Chemistry. Nueva Delhi: S. Chand Publishing.

Chang, R. (2005). Physical Chemistry for the Biosciences. California, EUA: University Science Books.

Mikulecky, P. J., Gilman, M. R. y Brutlag, K. (2009). AP Chemistry for Dummies. Nueva Jersey, EUA: Wiley Publishing.

Petrucci, R. H., Herring, F. G., Madura, J. D. y Bissonnette, C. (2011). Química general (10.a ed.). Madrid: Pearson Educación.


Cómo citar

Valencia, I. (2019). Ley de Dalton. Unidades de Apoyo para el Aprendizajeem>. CUAED/FES Iztacala-UNAM. Consultado el (fecha) de (vínculo)