Quimica, 11va Edicion - Raymond Chang-FREELIBROS-241

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5.7 Teoría cinética molecular de los gases 209
mayor que la de un gas más pesado (vea el ejemplo 5.16), un gas más ligero se difundi-
rá a través de cierto espacio más rápido que un gas más pesado. En la i gura 5.20 se 
ilustra la difusión gaseosa.
 En 1832, el químico escocés Thomas Graham11 encontró que bajo las mismas condi-
ciones de temperatura y presión, las velocidades de difusión de los gases son inversamen-
te proporcionales a las raíces cuadradas de sus masas molares. Este precepto, conocido 
como la ley de la difusión de Graham , se expresa matemáticamente como
donde r1 y r2 son las velocidades de difusión de los gases 1 y 2, y m1 y m2 son sus ma-
sas molares, respectivamente.
Efusión de los gases 
Si bien la difusión es un proceso mediante el cual un gas se mezcla gradualmente con 
otro, la efusión es el proceso mediante el cual un gas bajo presión se escapa de un com-
partimiento de un contenedor a otro atravesando por un pequeño orii cio. En la i gura 
5.21 se muestra la efusión de un gas hacia el vacío. Aunque la efusión dii ere en natura-
leza de la difusión, la velocidad de efusión de un gas tiene la misma forma que la ley de 
difusión de Graham [vea la ecuación (5.17)]. Un globo de hule lleno de helio se desinl a 
más rápido que uno lleno de aire debido a que la velocidad de efusión a través de los 
poros del hule es más rápida para los átomos más ligeros del helio que para las moléculas 
de aire. Industrialmente, la efusión de un gas se utiliza para separar los isótopos de uranio 
en las formas de 235UF6 y 
238UF6 gaseosos. Al someter los gases a muchas etapas de efu-
sión, los cientíi cos pueden lograr el enriquecimiento del isótopo 235U, que se utilizó en 
la fabricación de bombas atómicas durante la Segunda Guerra Mundial.
En el ejemplo 5.17 se muestra una aplicación de la ley de Graham.
Figura 5.20 Demostración de la 
difusión de los gases. El NH3 
gaseoso (en una botella que 
contiene amoniaco acuoso) se 
combina con HCl gaseoso (en una 
botella que contiene ácido 
clorhídrico) para formar NH4Cl 
sólido. Debido a que el NH3 es 
más ligero y, por lo tanto, se 
difunde con más rapidez, el NH4Cl 
sólido aparece primero junto a la 
botella de HCl (a la derecha).
11 Thomas Graham (1805-1869). Químico escocés. Graham realizó un trabajo importante en ósmosis y caracte-
rizó varios ácidos fosfóricos.
Gas Vacío
Figura 5.21 Efusión de los 
gases. Las moléculas de los gases 
se mueven desde una región de 
alta presión (izquierda) a una de 
baja presión a través de un 
pequeño orifi cio.
Ejemplo 5.17
Un gas inl amable compuesto sólo por carbono e hidrógeno se efunde a través de una barrera 
porosa en 1.50 min. En las mismas condiciones de temperatura y presión, un volumen igual 
de vapor de bromo tarda 4.73 minutos en efundirse a través de la misma barrera. Calcule la 
masa molar del gas desconocido y sugiera qué gas podría ser.
(continúa)
r1
r2
5 B
m2
m1
)71.5(