Соотношение смешивания

В химии и физике безразмерное — это соотношение смешивания содержание одного компонента смеси по отношению к содержанию всех остальных компонентов. Этот термин может относиться либо к мольному соотношению (см. Концентрацию ), либо к массовому соотношению (см. Стехиометрию ).

По химии атмосферы и метеорологии

Молярное соотношение

В атмосферной химии соотношение смешивания обычно относится к мольному соотношению r _i , которое определяется как количество компонента n _i, деленное на общее количество всех других компонентов в смеси:

$r_{i}={\frac {n_{i}}{n_{\mathrm {tot} }-n_{i}}}$

Мольное соотношение также называют количественным соотношением . Если n _i намного меньше n _tot (что справедливо для примесей атмосферы), мольное отношение почти идентично мольной доле .

Соотношение масс

В метеорологии соотношение смешивания обычно относится к массовому соотношению воды. $\zeta$, который определяется как масса воды $m_{\mathrm {H2O} }$ разделить на массу сухого воздуха ( $m_{\mathrm {air} }-m_{\mathrm {H2O} }$) в данной авиапосылке:

$\zeta ={\frac {m_{\mathrm {H2O} }}{m_{\mathrm {air} }-m_{\mathrm {H2O} }}}$

Обычно единица измерения указывается в $\mathrm {g} \,\mathrm {kg} ^{-1}$. Определение аналогично определению удельной влажности .

Соотношение смешивания смесей или растворов

Два бинарных раствора разного состава или даже два чистых компонента можно смешивать в различных соотношениях по массе, молям или объемам.

Массовая доля полученного раствора от смешивания растворов с массами m ₁ и m ₂ и массовыми долями w ₁ и w ₂ определяется выражением:

$w={\frac {w_{1}m_{1}+w_{2}m_{1}r_{m}}{m_{1}+m_{1}r_{m}}}$

где m ₁ можно упростить из числителя и знаменателя

$w={\frac {w_{1}+w_{2}r_{m}}{1+r_{m}}}$

и

$r_{m}={\frac {m_{2}}{m_{1}}}$

— массовое соотношение смешивания двух растворов.

Подставляя плотности ρ _i ( w _i ) и рассматривая равные объемы разных концентраций, получаем:

$w={\frac {w_{1}\rho _{1}(w_{1})+w_{2}\rho _{2}(w_{2})}{\rho _{1}(w_{1})+\rho _{2}(w_{2})}}$

Учитывая объемное соотношение смешивания r _{V (21)}

$w={\frac {w_{1}\rho _{1}(w_{1})+w_{2}\rho _{2}(w_{2})r_{V}}{\rho _{1}(w_{1})+\rho _{2}(w_{2})r_{V}}}$

Формулу можно распространить на более чем два раствора с массовыми соотношениями смешивания.

$r_{m1}={\frac {m_{2}}{m_{1}}}\quad r_{m2}={\frac {m_{3}}{m_{1}}}$

быть смешанным, давая:

$w={\frac {w_{1}m_{1}+w_{2}m_{1}r_{m1}+w_{3}m_{1}r_{m2}}{m_{1}+m_{1}r_{m1}+m_{1}r_{m2}}}={\frac {w_{1}+w_{2}r_{m1}+w_{3}r_{m2}}{1+r_{m1}+r_{m2}}}$

Объемная аддитивность

Условием получения частично идеального раствора при смешивании является то, чтобы объем полученной смеси V был равен удвоенному объему V _s каждого раствора, смешанного в равных объемах, из-за аддитивности объемов. Полученный объем можно найти из уравнения баланса масс , включающего плотности смешанного и образующегося растворов и приравнивающего его к 2:

$V={\frac {(\rho _{1}+\rho _{2})V_{\mathrm {s} }}{\rho }},V=2V_{\mathrm {s} }$

подразумевает

${\frac {\rho _{1}+\rho _{2}}{\rho }}=2$

Конечно, в реальных решениях вместо последнего равенства появляются неравенства.

Пропорции смешивания смесей растворителей

Смеси различных растворителей могут иметь интересные особенности, такие как аномальная проводимость (электролитическая) отдельных ионов лиония и ионов лиата, генерируемая молекулярной автоионизацией протонных и апротонных растворителей из-за Гроттуса механизма перескока ионов в зависимости от соотношений смешивания. Примеры могут включать ионы гидроксония и гидроксида в воде и водно-спиртовых смесях, ионы алкоксония и алкоксида в тех же смесях, ионы аммония и амида в жидком и сверхкритическом аммиаке, ионы алкиламмония и алкиламида в смесях амминов и т. д.