10. Sınıf Kimya · Ünite 1
Gazların Özgürlük Dansı: Difüzyon ve Efüzyon
Gazların farklı ortamlardaki yayılma ve sızma davranışlarını, Graham Yasasını ve bu durumların günlük hayattaki ilginç karşılıklarını keşfedin.
Kazanım KİM.10.1.11 · 40 dk okuma
Hayatın İçinden Bir Koku Serüveni
Evin bir köşesinde sıkılan parfümün kokusunun kısa sürede tüm odayı sarması veya mutfakta pişen yemeğin nefis kokusunun salona kadar gelmesi hiç dikkatinizi çekti mi? Katı veya sıvıların aksine, gaz molekülleri sürekli ve rastgele hareket halindedir. Aralarındaki boşluklar çok fazla olduğu için birbirlerinin içinden geçerek kolayca yayılabilirler. Gazların bu hareket yeteneğinin günlük hayatımızda pek çok ilginç ve kritik sonucu vardır. Gelin, gazların bu yolculuğunu bilimsel bir gözle inceleyelim.
Difüzyon ve Efüzyon: Farkı Nedir?
Bir gazın, başka bir gaz (örneğin havadaki oksijen ve azot) molekülleri arasında yayılarak homojen şekilde dağılmasına 'difüzyon (yayılma)' denir. Parfüm kokusunun odada dağılması tam olarak bir difüzyon örneğidir. Öte yandan, kapalı bir kaptaki gazın çok küçük (mikroskobik) bir delikten boşluğa veya daha düşük basınçlı bir ortama sızmasına ise 'efüzyon (dışa akma)' adı verilir. Lunaparktan aldığınız uçan balonların (helyum dolu) ertesi gün buruşup sönmesi efüzyon sonucudur; gaz molekülleri balon yüzeyindeki gözle görülmeyen gözeneklerden dışarı kaçar.
Graham Difüzyon Yasası: Kim Daha Hızlı?
Peki bütün gaz molekülleri aynı hızda mı koşar? İskoç kimyacı Thomas Graham, gazların yayılma hızının molekül kütlelerinin karekökü ile ters orantılı olduğunu bulmuştur. Kısacası, molekül kütlesi küçük olan (hafif) gaz daha hızlı yayılırken, ağır olan gaz yavaş kalır. Aynı zamanda, gazın sıcaklığı arttıkça sahip olduğu kinetik enerji artacağından, sıcaklık da yayılma hızını olumlu etkiler.
Kendi Deneyimizi Tasarlayalım
Gazların yayılma hızını gözlemlemek için klasik bir cam boru deneyi tasarlayabiliriz. İki ucu açık uzun yatay bir cam borunun bir ucuna Amonyak (NH3) gazı çıkaracak bir pamuk, diğer ucuna Hidroklorik asit (HCl) gazı çıkaracak bir pamuk yerleştirelim. NH3 gazının mol kütlesi 17 g/mol, HCl gazının mol kütlesi ise 36,5 g/mol'dür. Aynı anda borunun iki ucundan serbest bırakılan bu gazlar birbirine doğru hareket edecektir.
Amonyak gazı HCl'ye göre çok daha hafif olduğu için daha hızlı yol alacaktır. Bu yüzden iki gaz cam borunun tam ortasında değil, ağır ve yavaş olan HCl'ye daha yakın bir noktada buluşurlar. Karşılaştıkları anda tepkimeye girerek amonyum klorür tuzu oluştururlar ve borunun o noktasında gözle görülebilir, belirgin bir beyaz duman halkası meydana gelir.
Deney Sonuçlarının Günlük Hayata Yansıması
Efüzyon ve difüzyon prensipleri hayatımızın birçok yerinde karşımıza çıkar. Evlerimizde kullandığımız doğalgaz aslında kokusuzdur. Ancak olası bir kaçak durumunda gazın varlığını anlayabilmemiz için içerisine bilerek kötü kokulu ve çok hızlı yayılan (küçük kütleli) bileşikler eklenir. Difüzyon mekanizması sayesinde bu koku sızıntı anında çabucak burnumuza ulaşır ve bizi uyarır. Yine, arabaların lastiklerinin veya bisiklet tekerleklerinin zamanla yavaşça inmesi de içerideki hava moleküllerinin mikroskobik gözeneklerden efüzyona uğramasının bir sonucudur.