A difusão e efusão dos gases acontece quando, de forma livre ou por meio de pequenos orifícios, as moléculas gasosas começam a se dissipar no ambiente. É o que acontece, por exemplo, após a limpeza de um ambiente, em que o gás se espalha ao mesmo tempo em que o cheiro também se dissemina nas redondezas ou quando uma pessoa perfumada adentra um cômodo.
São fenômenos físicos comuns no cotidiano, seja nas indústrias, no ambiente urbanizado com os cheiros de poluentes, no murchar de bexigas de festas, nos cheiros em um posto de combustíveis, ou em outros exemplos.
Nesse contexto, é importante levar em consideração que grande parte dos vestibulares nacionais prezam por cobrar temas que são relacionados ao dia a dia da população. Por isso, esse tema pode aparecer com diferentes roupagens nas questões, então vale a pena estudá-lo e saber interpretar esses fenômenos. Para isso, leia este resumo, desenvolvido pelo Estratégia Vestibulares para te informar dos principais tópicos em difusão e efusão dos gases.
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Definição
Tanto a difusão como a efusão dos gases são fenômenos relacionados com o espalhamento das substâncias gasosas no ambiente. A principal diferença entre elas é o modo como isso acontece, como está descrito nos tópicos abaixo.
O que é a difusão dos gases?
A difusão dos gases em um sistema acontece quando, espontaneamente, o conteúdo gasoso começa a se entremear em outros gases e, assim, se disseminar no ambiente. Gases difundidos formam misturas homogêneas ao longo do tempo e esse é um fenômeno frequente no dia a dia.
Por exemplo, ao fazer um churrasco a tubulação da churrasqueira pode enviar a fumaça para cima. Ao olhar por cima da saída da chaminé, é possível ver os gases em sua proximidade, entretanto, conforme afasta-se o olhar para regiões mais distantes dos tubos e conforme o tempo passa, não é mais possível visualizar a fumaça. Isso significa que o gás se difundiu e se entremeou no ar atmosférico, constituindo, com ele, uma mistura homogênea.
Esse fenômeno físico é muito comum no cotidiano, escapamento de carros, chaminés de fábricas, fumaças de cigarro, fogueiras, lareiras, materiais em decomposição e essências aromáticas liberam gases na atmosfera que são difundidos.
Muitas vezes, esses gases possuem cheiros que se espalham e essa é uma forma importante de perceber a difusão dos gases no ambiente. No caso dos botijões de gás, quando há um vazamento no sistema, emite-se um cheiro característico que informa os moradores da casa que há um vazamento de combustível.
É interessante notar, nesse caso, que o gás metano, por si só, não possui cheiro e poderia se disseminar no ambiente de maneira homogênea e imperceptível. Então, por medidas de segurança, para evitar acidentes, adiciona-se o aroma característico ao gás, para garantir que haja um alerta para os vazamentos.
Esse é um exemplo de como a difusão dos gases pode ser nociva e, ao mesmo tempo, com estudos e racionalização, é possível utilizá-la como ferramenta de proteção.
O que é a efusão dos gases?
A efusão de gases, por sua vez, acontece quando o gás se espalha no ambiente por meio de um ou mais pequenos orifícios. Esse fenômeno é interessante porque mostra que, apesar de haver uma barreira física grande que impeça a completa difusão do gás, a diferença de pressão entre os ambientes favorece que o gás saia do sistema de maior pressão para o local com menor pressão.
O exemplo mais clássico de efusão no cotidiano são as bexigas de festa. Logo após serem cheias, as bexigas ficam tensas e brilhantes, mas, no passar do tempo, observa-se que elas murcham. O murchar de uma bexiga significa que ela está perdendo volume gasoso, pois, por meio de pequenos orifícios no material, o gás está sendo efundido para o ambiente de menor pressão.
Lei de Graham
No estudo da difusão e efusão dos gases, o químico Thomas Graham notou que há uma relação importante entre as massas molares ou densidades nos processos de disseminação dos gases. Segundo ele, a velocidade de difusão ou efusão de um gás é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua densidade. Ainda é possível substituir a densidade pela massa molar no cálculo, a depender do contexto.
Ao relacionar dois gases diferentes, a lei pode ser expressa pelos cálculos:
- V1 é o volume do gás 1;
- V2 é o volume do gás 2;
- d1 é a densidade do gás 1; e
- d2 é a densidade do gás 2.
- V1 é o volume do gás 1;
- V2 é o volume do gás 2;
- M1 é a massa molar do gás 1; e
- M2 é a massa molar do gás 2.
Com conhecimentos matemáticos, é possível chegar a conclusão que, quanto menor a densidade do gás, mais rápido será o processo de difusão ou efusão pelo ambiente. O mesmo vale para a massa molar, gases com menor massa molar serão mais rapidamente difundidos e/ou efundidos.
Por outro lado, gases mais densos e com maior massa por mol serão difundidos e/ou efundidos lentamente.
Questão sobre difusão e efusão dos gases
FUVEST 2008
A velocidade com que um gás atravessa uma membrana é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua massa molar. Três bexigas idênticas, feitas com membrana permeável a gases, expostas ao ar e inicialmente vazias, foram preenchidas, cada uma, com um gás diferente. Os gases utilizados foram hélio, hidrogênio e metano, não necessariamente nesta ordem. As bexigas foram amarradas, com cordões idênticos, a um suporte. Decorrido algum tempo, observou-se que as bexigas estavam como na figura. Conclui-se que as bexigas A, B e C foram preenchidas, respectivamente, com
Dados – massas molares (g/mol):
H =1,0
He = 4,0
C = 12
Massa molar média do ar = 29 g/mol
A) hidrogênio, hélio e metano.
B) hélio, metano e hidrogênio.
C) metano, hidrogênio e hélio.
D) hélio, hidrogênio e metano.
E) metano, hélio e hidrogênio.
Resposta: Quanto menor a massa molar de um gás, maior a velocidade de propagação de suas partículas. Comparando a velocidade de efusão de gases nos balões, afirma-se que a taxa de efusão será decrescente em relação às suas massas molares.
O balão que se encontra mais vazio corresponde ao balão que continha o gás de maior taxa de efusão. Logo, os balões A, B e C continham, respectivamente, metano, hélio e hidrogênio.
Alternativa correta: E.
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