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La legge di Graham, altresì legge di effusione di Graham, fu formulata da Thomas Graham. Graham scoprì per via sperimentale che la velocità di effusione di un gas è inversamente proporzionale alla radice quadrata della massa molecolare delle particelle che lo costituiscono. La formula si può scrivere come:

${\displaystyle {{\mbox{V}}_{1} \over {\mbox{V}}_{2}}={\sqrt {M_{2} \over M_{1}}}}$

Dove:

• V₁ è la velocità di effusione del primo gas.
• V₂ è la velocità di effusione del secondo gas.
• M₁ è la massa molare del primo gas.
• M₂ è la massa molare del secondo gas.

La legge di Graham è tanto valida per l'effusione quanto per la diffusione. La legge di Graham è valida quando il cammino libero medio è maggiore del diametro del foro capillare attraverso il quale il gas effonde. Se ciò non si verifica le molecole collidono vicino al foro e la mancanza di urti dalla parte del foro, spinge il gas fuori dal contenitore. La velocità di diffusione in un liquido è inoltre anche direttamente proporzionale al coefficiente di solubilità.

La legge di Graham è più accurata per l'effusione molecolare che comporta il movimento di un gas alla volta attraverso un foro. È solo approssimativo per la diffusione di un gas in un altro o in aria, in quanto questi processi comportano il movimento di più di un gas.^[1]

Nelle stesse condizioni di temperatura e pressione, la massa molare è proporzionale alla densità di massa. Quindi il tasso di diffusione di diversi gas è inversamente proporzionale alla radice quadrata delle densità di massa.

Sia il gas 1 H₂ e il gas 2 O₂.

${\displaystyle {{\mbox{V}}_{H} \over {\mbox{V}}_{O}}={{\sqrt {32}} \over {\sqrt {2}}}={{\sqrt {16}} \over {\sqrt {1}}}={\frac {4}{1}}}$

Ne consegue che le molecole di idrogeno gassoso viaggiano quattro volte più velocemente dell'ossigeno gassoso.

La legge di Graham è utile anche per un approssimativo calcolo del peso molecolare di un gas nota la sua specie e conosciuto lo specifico rapporto tra le velocità dei due gas (come nell'esempio).

${\displaystyle {M_{2}}={M_{1}{\mbox{V}}_{1}^{2} \over {\mbox{V}}_{2}^{2}}}$

La legge di Graham è stata la base per separare ²³⁵U da ²³⁸U che si trovano nell'uranite naturale (uranio minerale) durante il progetto Manhattan per costruire la prima bomba atomica. Il governo degli Stati Uniti ha costruito un impianto di diffusione gassosa a Clinton, Tennessee, per il costo di 100 milioni di dollari (~ 7,7 miliardi di dollari nel 2014). In questo progetto, l'uranio è stato convertito dall'uranio minerale per la prima volta in esafluoruro di uranio e poi forzato ripetutamente per diffondere attraverso barriere porose, ogni volta diventando un po' più arricchito dell'isotopo ²³⁵U leggermente più leggero.^[2]

• (EN) Graham’s law of effusion / Graham’s law of diffusion, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

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