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 Todos
nos aprendemos - dentre tantas leis na química
- a lei de Graham
sobre a difusão dos gases. Em um trabalho inédito
e de vanguarda para a sua época, Graham deduziu
que a velocidade de difusão de um gás
é inversamente proporcional a raiz quadrada de
sua densidade. Hoje o QMCWEB apresenta Thomas Graham,
um escocês que deixou o seu nome gravado na historia
de química.
Thomas
Graham
nasceu em Glascow (Scotland) no dia 21/12/1805
em uma família prospera. Seu pai queria que Thomas
se tornasse um pastor na Igreja, mas permitiu que ele
entrasse na universidade. E la foi Thonson, para a Universidade
de Glascow em 1891, com apenas 14
anos. Seu professor era nada menos do que Thomas
Thomson; graças a suas vigorosas aulas, Graham
acabou se apaixonando pela Química e entrou nesta
área. Sete anos depois, ele ja obteve o mestrado
e foi trabalhar em outra universidade, em Edinburgh.
Com saudades da terra natal, voltou a Glascow, onde
ganhava a vida com aulas particulares de química
e matemática. Entretanto, em 1830 ele foi convidado
para ser um professor de química no Anderson's
College (hoje conhecido como Royal College of Science
and Technology), em Glascow.
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Efusão
e Difusão de gases
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Difusão:
velocidade na qual dois ou mais gases se misturam
A lei de Graham diz que "The rate at
which gases diffuse is inversely proportional
to the square root of their densities".
Como o número de partículas contidas
em um mesmo volume de diferentes gases, na mesmas
condições de T e P, é idêntico
(hipótese de Avogadro), a lei pode ser
reduzida para:
Efusão:
velocidade na qual um gás escapa de um
recipiente, por um orifício, para o vácuo
A lei de Graham sobre a efusão diz que:
"The rate of effusion of a gas is inversely
proportional to the square root of either the
density or the molar mass of the gas"
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Teoria
Cinética e a Lei de Graham
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A energia cinética
de um gás somente depende de sua temperatura.
Então, se considerarmos dois gases diferentes
na mesma temperatura, eles devem ter a mesma energia
cinética, ou seja:
Ecin
A = EcinB
ou, ainda:
multiplicando os dois lados da equação
por 2, temos::
se elevarmos ambos os lados ao expoente 1/2, temos:
Isto
significa que a relação entre as
velocidades de efusão de dois gases é
igual à razão entre as raizes quadradas
de suas massas molares.
O
gráfico abaixo ilustra o tempo necessário
para amostras de 25 ml de diferentes gases se
efundirem por um orifício para o vácuo:
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Em
apenas 4 anos como professor, Graham se tornou um membro
da Royal Society of London; em 1837 ele se mudou para
London, onde foi professor por vários anos na
University College (hoje parte da University of London).
Graham sempre foi um membro ativo da universidade e,
graças aos rapidos avanços na ciência
química, ele e outros colegas fundaram a famosa
Chemical Society of London (hoje Royal Chemical
Society, RCS), em 1841 - a primeira sociedade de química
no planeta! Foi Graham, obviamente, o primeiro presidente
desta sociedade. O curioso é que, mesmo com
tantas atividades políticas, ele nunca interrompeu
suas pesquisas ou suas aulas. Ele sempre fez questão
de lecionar, mesmo para alunos da graduação.
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Eterna
curiosidade:
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Talvez
a carreira de Graham deva-se a grande amizade estabelecida
com o seu primeiro professor de Química,
Thomas Thomson. Mas, no início, Thomson era
severo e indifirente com Graham, como com todos
os outros alunos. Entretanto, algo mudou esta atitude.
Quando Graham tinha 14 anos, ele perguntou ao seu
mestre: "Don't you think, Doctor, that when
liquids absorb gases the gases themselves become
liquids?"
Apesar de ter despertado gargalhadas na sala de
aula (de seus colegas), Graham ganhou o respeito
e admiração de Thonsom pelo resto
de sua vida. |
Com
a morte de Dalton, em 1844, Graham se tornou o mais
célebre químico europeu na época.
Tanto que, em 1854, ele foi honrado com o titulo Master
of the Mint (um posto que fora ocupado por Newton
e foi encerrado após a morte de Graham). Ele
ocupou esta posição até a sua morte,
no dia 16/09/1869.
Grahan
é lembrado até hoje, por estudantes do
mundo inteiro. Um de seus livros textos (Elements of
Chemistry) foi o mais famoso e mundialmente usado livro
de química até hoje. Ele foi, mas não
sem nos deixar um legado. Suas maiores contribuições
foram a difusão dos gases, química coloidal
(Grahan é o
considerado o pai da quimica de colóides),
a técnica de diálise e a terminação
de formulas de íons poliatômicos tipo PxOy.
Foi ele, também, um dos fundadores da físico-química.
O
seu trabalho sobre Colóides foi simplesmente
o primeiro na história da química. Muitos
dos termos usados até hoje na nomenclatura de
colóides foram "inventados" por Graham.
E foi ele, também, o primeiro a inventar um "dialisador",
instrumento que utilizou no estudo dos colóides.
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Estátua de Thomas Graham no George Square,
em Glascow. A estátua foi feita em 1872
por James Young, um ex-aluno e admirador de Graham.
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O
trabalho de Graham pode ser descrito, hoje, como sendo
físico-química (o termo não existia
na época). Suas principais pesquisas estavam
relacionadas com:
1. difusão de gases (Lei de Graham)
2. absorção de gases pelo carvão
3. solubilidade de gases
4. colóides e emulsão
5. compostos de fósforo, como fosfina e fostatos
inorgânicos (ele determinou a formula de 3 fostatos
comuns)
6. a aurora borealis
7. absorção do gas hidrogênio por
paladio (hoje um processo catalítico comum)
8. a adulteração do café (ele publicou
um artigo no Journal of the Chemical Society of London
em 1857 entitulado "Report on the Mode of Detecting
Vegetable Substances mixed with coffee for the Purpose
of Adulteration"
9. diálise de soluções
Portanto,
na próxima vez em que você se deparar com
o nome de Graham em algum livro, lembre-se que ele foi,
em suma, um químico - como todos nós!
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química moderna.
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