Graham Difüzyon ve Efüzyon Yasası Ders Notu

Difüzyon

Gaz taneciklerinin diğer gaz tanecikleriyle karışarak yayılmasına difüzyon denir.

Tanecikler yüksek konsantrasyonlu bölgeden düşük konsantrasyonlu bölgeye hareket eder. Süreç konsantrasyonlar eşitlenene kadar devam eder.

Günlük örnekler:

• parfüm kokusunun odaya yayılması
• yemek kokusunun başka bölgelere ulaşması
• doğal gaza eklenen metil merkaptanın kokusunun yayılması
• atmosfer gazlarının homojen dağılımı

Efüzyon

Kapalı kaptaki gaz taneciklerinin çok küçük bir delikten başka bir bölgeye sızmasına efüzyon denir.

Efüzyon:

• küçük delikten gerçekleşir
• basınç farkıyla oluşur veya kolaylaşır
• delik boyutundan etkilenir

Efüzyon genellikle difüzyondan daha hızlı gerçekleşir.

Graham Yasasının Temel Sonucu

Aynı sıcaklıkta:

• mol kütlesi küçük gaz daha hızlı yayılır
• mol kütlesi büyük gaz daha yavaş yayılır

Sıcaklık arttıkça:

• ortalama kinetik enerji artar
• taneciklerin hareket hızı artar
• yayılma hızı artar

He-Ar Örneği

He = 4 g/mol Ar = 40 g/mol

He daha küçük mol kütleli olduğu için daha hızlı yayılır. Bu nedenle helyum balonu argon balonundan daha hızlı sönebilir.

NH₃-HCl Örneği

NH₃: 17 g/mol

HCl: 36 g/mol

40 saniyede: NH₃ → 48 cm → 1,2 cm/s HCl → 32 cm → 0,8 cm/s

NH₃ daha hızlı yayılır ve daha uzun mesafe alır. Karşılaşma noktası HCl tarafına daha yakındır.

CH₄-SO₂ Örneği

CH₄ = 16 g/mol SO₂ = 64 g/mol

CH₄ daha hızlı yayılır. Karşılaşma noktası daha yavaş yayılan SO₂ tarafına daha yakın olur.

İzotop Ayrımı

²³⁵UF₆, ²³⁶UF₆'dan daha hızlı yayılır.

Gözenekli engelden geçiş işlemi çok kez tekrarlanarak izotoplar ayrılabilir ve ²³⁵U bakımından zenginleştirilmiş yakıt elde edilebilir.

Efüzyon Uygulamaları

• gazların saflaştırılması ve ayrılması
• gaz izotoplarının ayrılması
• vakum cihazlarında helyumla mikroskobik sızıntı belirlenmesi

Difüzyon Uygulamaları

• yarı geçirgen zarlarla atık veya iyon uzaklaştırma
• molekülleri büyüklüklerine göre ayırma
• gaz ve sıvı karışımlarının ayrılması veya saflaştırılması

Sık Karıştırılan Noktalar

• difüzyon = karışma
• efüzyon = küçük delikten sızma
• difüzyon → konsantrasyon farkı
• efüzyon → basınç farkı ve delik
• küçük mol kütlesi → daha hızlı yayılma
• yüksek sıcaklık → daha hızlı yayılma
• He, Ar'dan hızlıdır
• NH₃, HCl'den hızlıdır

Kısa Özet

Difüzyon geniş ortamda karışma, efüzyon küçük delikten sızmadır. Aynı sıcaklıkta mol kütlesi küçük gaz daha hızlı yayılır. Sıcaklık arttıkça taneciklerin ortalama kinetik enerjisi ve yayılma hızı artar.