Difusão Gasosa: como ela atua?

Denomina-se difusão gasosa o processo que ocorre quando partículas de gases espalham-se de forma uniforme no meio de outros gases, formando assim uma mistura gasosa. É simplesmente o espalhamento dos gases de um determinado local para todo a capacidade interna de um recipiente e este fenômeno é a difusão do gás, característica presente em todos os gases da atmosfera terrestre, como outro exemplo o borrifar de um perfume em um ambiente, espalhando-se assim com o tempo.

A propriedade dos gases se misturarem rapidamente com outros em algum determinado local é em decorrência das partículas se movimentarem rapidamente e continuamente, estudo da cinética dos gases. Um caso importante de difusão gasosa é a efusão gasosa estuda por Thoma Graham, em 1829.

Efusão Gasosa

A efusão gasosa nada mais é que o vazamento de gases por orifícios muito pequenos, como paredes porosas, sendo assim outro exemplo de difusão gasosa. Este caso é notoriamente visto nos balões vendidos com gás hélio, pois após certo tempo, os balões começam a desinflar, tendo assim o vazamento pelos poros presentes na borracha.

Foi então que o cientista Thomas Graham descreveu que em condições idênticas, as velocidades de efusão de dois gases distintos são inversamente proporcionais às raízes quadradas de suas densidades absolutas.

Lei de Graham

Esta postulação feita por Thomas se tornou uma lei, a qual tem suas incógnitas matemáticas estabelecendo assim a lei:

“Quando dois gases estiverem nas mesmas condições de temperatura e pressão, suas velocidades de difusão e efusão serão sempre inversamente proporcionais à raiz quadrada de suas densidades ou massas molares.’’

De acordo com a lei, se possuirmos dois gases distintos (A e B) e a velocidade de difusão/efusão é (vA e vB ) é inversamente as suas densidades (dA e dB) ou inversamente proporcional à raiz quadrada de suas massas molares (MA e MB).

ou

Nota-se assim que quanto mais denso os gases presentes na amostra ou quanto mais possuir massa molar, mais este terá dificuldade de perpassar os poros do objeto que o prenderá internamente ao recipiente.

Atmosfera Inodora

Por qual motivo a atmosfera, mesmo sendo cheia de diferentes gases, ainda é inodora? Porque, na medida em que o gás se espalha, ocupando maior volume, haverá menor chance de encontrarmos uma molécula do mesmo em uma pequena amostra, já que a quantidade do gás é limitada, ou seja, a atmosfera é muito grande para conseguirmos comportar uma quantidade do mesmo gás em um mesmo local por muito tempo.

Ocorre que a concentração do gás exposto a atmosfera não ficará com um valor alto pela facilidade de difusão. Se você passar perto da fábrica de café, só sentirá o cheiro nas proximidades. Quando estiver a alguns quarteirões de distância, a concentração das moléculas é tão pequena que você não sentirá mais o cheiro.

Concentração gasosa ou pressão parcial?

Utilizamos anteriormente o termo “concentração gasosa” para explicar o porquê à atmosfera é inodora, relacionando a quantidade de moléculas do gás por volume de amostra. Isto está correto, mas não é comum. Falamos normalmente em concentração e concentração molar para soluções, mas, no caso dos gases é mais apropriado falarmos em pressão parcial quando tratamos de misturas gasosas.

Se existe apenas um gás na amostra não se trata de uma mistura e as variáveis de estado: pressão, temperatura e volume são, por si só, capazes de dar uma noção clara da “concentração” desse gás.

Se eu disser que um recipiente que contém apenas gás hélio tem pressão de 20 atm enquanto outro, com as mesmas dimensões e à mesma temperatura, tem pressão de 1 atm, você certamente deduzirá que há mais gás, maior concentração, no de 20 atm.