Graham découvre expérimentalement la loi de Graham : « le taux d'effusion d'un gaz est inversement proportionnel à la racine carré de sa masse molaire ».
Il étudie les colloïdes et parvient à les séparer des cristaux en utilisant ce qu'il nomme un dialyseur, précurseur de la dialyse moderne. Cette étude marque le début de la chimie des colloïdes.
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