Efusión
Considerando que un recipiente contenga gas, si su olor se esparciera todos los que están alrededor sentirían el fuerte olor del gas (hecho muy conocido). Este hecho ocurre pues las moléculas de un gas se movilizan con facilidad a través de los espacios vecinos entre las moléculas, haciendo que estas se mezclen uniformemente con el.
Podemos pensar también que estas moléculas pueden atravesar las paredes porosas, sin embargo no todas en la misma velocidad, independientemente si los gases están o no en las mismas condiciones de temperatura y presión.
Difusión Gaseosa: Es la forma en la cual los gases atraviesas una pared porosa y en ese mismo proceso se mezclan de forma uniforme con otros gases.
Sin embargo la efusión gaseosa es concebida como una forma en la que un gas escapa de un recipiente por medio de un pequeño espacio hacia el vacío.
Thomas Graham fue un químico británico que estudió la efusión gaseosa y el creó la ley que la explica.
“Las velocidades de efusión de los gases son inversamente proporcionales a las raíces cuadradas de sus masas específicas, cuando sometidas a la misma presión y temperatura”.
Ley de Graham
Difusión:
Es el proceso por el cual las moléculas gaseosas se mueven a través de las paredes porosas o en otro medio. La velocidad de difusión es proporcional a la velocidad molecular media. Graham encontró que la velocidad de difusión de un gas a través de otro es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la densidad del gas.
Para gases A y B tenemos que:
Para una temperatura y presión dadas
Substituyendo (3) en (2)
EFUSIÓN
Es el pasaje de un gas a través de una abertura de un orificio. La velocidad de efusión de un gas es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su densidad o masa molar.
La velocidad de efusión es inversamente proporcional al tiempo que una dada cantidad de gas requiere para escapar.
Para gases A y B tenemos que:
La simple expresión anterior explica porqué plantas de separación de isótopos usadas para enriquecer uranio par reactores nucleares son tan grandes.
La generación de energía nuclear depende de la habilidad de separar uranio-235 a partir el uranio 238 que es más abundante.
El proceso utiliza una serie de reacciones para convertir el uranio en un sólido volátil, hexafluoruro de uranio. El vapor de UF6 experimenta entonces la efusión a través de una serie de barreras porosas.
Las moléculas de UF6 conteniendo uranio-235 que es más liviano que aquellos conteniendo uranio 238, experimenta la efusión más rápidamente pudiendo así ser separado del resto.
Entre tanto la razón entre el tiempo que la misma cantidad de 235UF6 y 238UF6 requerido para la efusión es solamente 1,004, así una separación muy pequeña sucede.
Para mejorar la separación, el vapor es sometido a varios estadios de efusión, consecuentemente la planta debe ser muy grande. Podemos poner el ejemplo de la planta de Oak Ridge en Tenesee, la cual utiliza 4000 estadios y cubre un área de 43 acres.
