Thomas Graham fue capaz de enunciar en 1829 a partir de experimentos las leyes de la efusión y la difusión, ambas con la misma fórmula. Éstos fenómenos pueden ser explicados, y la ley de Graham demostrada, a partir de la Teoría Cinético Molecular desarrollada a finales del siglo XIX por los físicos Ludwig Boltzmann y James Clerk Maxwell.

La Teoría Cinético-Molecular propone, por primera vez en la historia de la ciencia, un estudio probabilista en física, al relacionar las propiedades térmicas de las substancias con su movimiento molecular. De ninguna manera podemos calcular las velocidades individuales de cada una de las moléculas, pero si se puede realizar un estudio calculando las velocidades medias de las mismas, y asombrosamente estas velocidades medias son realmente enormes comparadas con el tamaño de las partículas.

La Ley de Graham dice que:

V2NH3/V2HCl = MHCl/MNH3

La relación entre las velocidades medias de difusión de dos especies al cuadrado es inversamente proporcional a la relación entre las masas moleculares relativas de las mismas. Es decir, si la masa molecular es mayor, su velocidad será menor. La ley de Graham nos permite realizar comparaciones entre velocidades medias de difusión, pero no nos permite calcular la velocidad absoluta de la misma.

Los objetivos de esta actividad serían:

  • Entender la teoría cinético-molecular de los gases.
  • Aplicar los conocimientos teóricos de química en una práctica de laboratorio.
  • Ser capaz de trabajar en pareja de manera dinámica y respetuosa.

Para asimilar este nuevo concepto, plantearía una práctica de laboratorio. Para ello, necesitaríamos ácido clorhídrico concentrado (HCl) y amoniaco concentrado (NH3) ya que en su reacción se formará un sólido blanco; cloruro de amonioNH4Cl. Necesitaremos también un tubo de cristal largo con sus respectivos tapones, un papel indicador del pH, y bastoncillos para los oídos. A de tenerse especial cuidado en la manipulación dado que ambos reactivos son peligrosos, mediante la utilización de guantes y mascarilla a ser posible.

Mojarían unos bastoncillos, metidos en el tapón, de HCl y otros de NH3; y tras meter papel indicador de pH en el tubo se pondrán ambos tapones de manera simultánea. Mediante el papel indicador podrán visualizar donde esta cada reactivo en cada momento, donde se dará la formación del solido cloruro de amoniaco NH4Cl y cuál de los reactivos recorre más camino, por tanto, verán que tiene una mayor velocidad.

Los criterios de evaluación serían:

  • Comprender la teoría cinético-molecular y saber llevar a cabo un guion de práctica de laboratorio.
  • Emplear correctamente el material de laboratorio.
  • Reflexionar coherentemente sobre qué es lo que sucede dentro del tubo.

Referencias:

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