يصف كيفية تأثير كتلة الجسيم على معدل انتشاره وتدفقه. عند إدخال عينة غاز إلى جزء واحد من حاوية مغلقة، تنتشر جزيئاتها بسرعة كبيرة في جميع أنحاء الحاوية. تسمى هذه العملية التي يتم من خلالها تفكك الجزيئات بالانتشار. لمعرفة الآلية التي يحدث بها الانتشار وعلى ماذا يعتمد، علينا أن نفهم بعض المفاهيم الأساسية.
ما هي الغازات؟
الغازات هي إحدى حالات المادة الثلاث بالإضافة إلى الحالتين السائلة والصلبة، وتتميز بما يلي:
- الروابط أو الجزيئات بينهما ضعيفة والمسافات كبيرة.
- لا يقاوم الغاز محاولة تغيير شكله وأخذ شكل المساحة التي يوضع فيها، فلا يكون له حجم ثابت.
- تتمتع جزيئات الغاز بطاقة حركية عالية، مما يجعلها تتحرك في اتجاهات أكثر بحركة عشوائية في خطوط مستقيمة دون توقف.
- الغازات شديدة الانضغاط وتنتشر بسرعة إذا انخفض الضغط عليها.
جسيم غازي
- عادةً ما تسمى الكثافة الكتلية للغاز “الكثافة” لأنها تمثل كتلة الغاز بالنسبة لحجم الغاز، مما يعني أن الكثافة تساوي الكتلة.
- تتصرف جزيئات الغاز بشكل مثالي تحت نفس الظروف (درجة الحرارة والضغط)، وتتغير حركتها عندما تتغير الظروف.
- الغازات المختلفة لها كتل مختلفة لكل جسيم.
- يمكننا تحديد عدد جزيئات الغاز (عدد المولات) تحت ظروف معينة، فإذا قمنا بقياس كثافة الغاز يمكننا تحديد الوزن الجزيئي للمركب الغازي.
صف كيف تؤثر كتلة جسيم الغاز على معدل انتشاره وتدفقه
وحتى يصل تأثير كتلة جسيم الغاز إلى نصف تأثيره على معدل انتشاره وتدفقه لا بد من اللجوء إلى قانون الانتشار للكيميائي توماس جراهام أو (قانون التدفق) وينص القانون على أن: معدل التدفق بين الغازات يكون عكسيا. يتناسب مع الجذر التربيعي لكتلتها المولية. ويتضح من هذا القانون أن علاقة الانتشار الكتلي علاقة عكسية وليست مباشرة.
بمعنى آخر، الجسيم الثقيل له سرعة أقل وأقل قدرة على الحركة لأن الجسيم الكبير يتفاعل أكثر مع بيئته، مما يجعله أبطأ، وبالتالي تنتشر الجزيئات الكبيرة والثقيلة بشكل أبطأ من الجزيئات الخفيفة أو الصغيرة.
وبذلك نكون قد تمكنا من وصف تأثير كتلة جسيم الغاز على معدل انتشاره وتدفقه بعد أن قمنا بتعريف مختصر ما هي الغازات وما هو جسيم الغاز.