Difusão Gasosa

Uma das principais características dos gases é a capacidade que eles possuem de misturar com outros gases sem dificuldades. Como resultado desse processo, tem-se uma mistura homogênea. Ou seja, após as substâncias interagirem, não é mais possível identificá-las como no começo e o produto apresenta uma única fase. Essa propriedade observada nos gases acontece em decorrência das partículas dos elementos se movimentarem de modo muito rápido e contínuo. Tal comportamento é estudado como parte da teórica cinética dos gases.

Para verificar esse fato, é preciso apenas por um gás incolor em um balão e botar um gás com cor em outro balão. O próximo passo é colocar as duas substâncias em contato. No momento em que os gases encostam um no outro, eles imediatamente originam uma mistura. Ao feito desses elementos se misturarem de maneira espontânea com o contato, dá-se o nome de difusão gasosa.

Existe ainda um caso especial da difusão gasosa que é referida como efusão gasosa. Essa ocorrência particular foi pesquisada em 1820 pelo cientista escocês Thomas Graham. O vazamento dos gases por orifícios ou também por paredes porosas nada mais é do que a Efusão Gasosa.

• Difusão gasosa: É o movimento espontâneo entre as partículas dos gases, gerando uma mistura homogênea;
• Efusão gasosa: É a passagem de partículas através de pequenos orifícios.

Um exemplo do fenômeno descrito é visto naqueles balões que costumam ser vendidos em praças. Para inflar esses objetos, utiliza-se o gás hélio. Em algumas horas, é perceptível que os balões começam a murchar espontaneamente. Isso significa que o gás escapa pelos poros da borracha com facilidade, material usado para fabricar os balões. Sendo assim, o gás se funde com ar.

A Lei de Graham

Como conclusão desse estudo, Thomas Graham determinou que nas mesmas condições, a efusão dos dois gases presentes no balão terão velocidades inversamente proporcionais “às raízes quadradas de suas densidades absolutas”.

Por fim, o cientista elaborou uma equação, criando assim a chamada Lei de Graham. O primeiro princípio dessa regra determina que “a velocidade de difusão e efusão gasosa é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua densidade”. Define então que a velocidade do elemento 1 dividida pela velocidade do elemento 2 é igual a raiz quadrada da densidade do elemento 1 dividida pela raiz quadrada da densidade do elemento 2. Tendo em vista que os dois gases estão nas mesmas condições de pressão e temperatura, a equação fica expressa por velocidade 1 sobre velocidade 2 igual a raiz quadrada da massa molecular do elemento 2 sobre a massa molecular do elemento 1.

• Observação: quanto menor for a massa molecular de um gás, ou seja, quanto menos denso ele for, maior é a sua velocidade de difusão (efusão).

A difusão gasosa no cotidiano

Vários dos eventos com relação a gases que são percebidos no dia a dia acontecem por causa das propriedades de efusão e difusão.

O ar que nós respiramos é composto por uma mistura de gases, com predomínio do gás nitrogênio e do gás oxigênio. Além do já citado caso do balão de gás, veja outros exemplos práticos dos processos de difusão e efusão.

• Quando é possível sentir o cheiro do gás ao trocar o botijão;
• Quando alguém muito perfumado entra em um ambiente e todos as pessoal sentem a fragrância;
• Na fumaça que sai pela chaminé das fábricas ou ainda pelo escapamento dos carros e se dispersa pelo ar até que, com o tempo, não se consiga distingui-la;
• Essências aromáticas e velas que deixam o ambiente inteiro com um perfume agradável;
• Em qualquer geladeira que fica com cheio ruim porque está com algum alimento estragado dentro dela;
• Quando um indivíduo está fumando em algum lugar fechado e todos sentem o cheio desagradável.

Exercícios sobre difusão gasosa

01. A densidade de um gás X em relação ao gás oxigênio é 2. Nas mesmas condições de temperatura e pressão, determine:

a) a massa molecular de X.
b) a velocidade de difusão (efusão) em relação ao gás oxigênio.

Dado: O = 16.

02. (PUC-SP) Nas mesmas condições de pressão e temperatura, a velocidade média de uma molécula de H2, quando comparada com a velocidade média do O2 é:

a) igual.
b) duas vezes superior.
c) quatro vezes superior.
d) oito vezes superior.
e) dezesseis vezes superior.

03. (UFBA-BA) Em uma sala fechada, foram abertos ao mesmo tempo três frascos que continham, respectivamente, NH3 (g), SO2 (g)e H2S (g). Uma pessoa que estava na sala, a igual distância dos três frascos, sentirá o odor destes gases em que ordem?

04. (IME-RJ) Um balão, de material permeável às variedades alotrópicas do oxigênio, é enchido com ozônio e colocado em um ambiente de oxigênio à mesma pressão e igual temperatura do balão. Responda, justificando sumariamente: o balão se expandirá ou se contrairá?
Dado: O=16