Соотношение смешивания

В химии и физике , то безразмерное соотношение смешивания является обилие одного компонента смеси по отношению к количеству всех других компонентов. Термин может относиться либо к мольному соотношению (см. Концентрацию ), либо к массовому соотношению (см. Стехиометрию ). ^[1]

В химии атмосферы и метеорологии [ править ]

Молярное соотношение [ править ]

В химии атмосферы под соотношением компонентов смеси обычно понимается мольное соотношение r _i , которое определяется как количество компонента n _i, деленное на общее количество всех других компонентов в смеси:

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

Молярное соотношение также называется количественным соотношением . ^[2] Если n _i намного меньше, чем n _tot (что имеет место для атмосферных микрокомпонентов), мольное отношение почти идентично мольной доле .

Соотношение масс [ править ]

В метеорологии соотношение смешивания обычно относится к массовому соотношению воды , которое определяется как масса воды, деленная на массу сухого воздуха ( ) в данном воздушном пакете: ^[3]${\ displaystyle \ zeta}$${\ displaystyle m _ {\ mathrm {H2O}}}$${\ displaystyle m _ {\ mathrm {воздух}} -m _ {\ mathrm {H2O}}}$

${\ displaystyle \ zeta = {\ frac {m _ {\ mathrm {H2O}}} {m _ {\ mathrm {air}} -m _ {\ mathrm {H2O}}}}}$

Единица измерения обычно выражается в . Определение аналогично определению удельной влажности .${\ Displaystyle \ mathrm {g} \, \ mathrm {kg} ^ {- 1}}$

Соотношение смешивания смесей или растворов [ править ]

Два бинарных раствора разного состава или даже два чистых компонента могут быть смешаны с различными соотношениями смешивания по массам, молям или объемам.

Массовая доля полученного раствора от смешивания растворов с массами т ₁ и т ₂ и массовые доли W ₁ и W ₂ определяется по формуле:

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

где m ₁ можно упростить, используя числитель и знаменатель

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

а также

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

- массовое соотношение двух растворов.

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

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

Учитывая объемную пропорцию смешивания r _{V (21)}

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

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

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

смешивать, давая:

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

Аддитивность объема [ править ]

Условием получения частично идеального раствора при смешивании является то, что объем полученной смеси V должен быть равен удвоенному объему V _s каждого раствора, смешанного в равных объемах, из-за аддитивности объемов. Результирующий объем может быть найден из уравнения баланса массы, включающего плотности смешанного и полученного решений и приравнивая его к 2:

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

подразумевает

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

Конечно, для реальных решений вместо последнего равенства появляются неравенства.

Пропорции смешивания смесей растворителей [ править ]

Смеси различных растворителей могут иметь интересные функции , такие как аномальной проводимости (электролитического) отдельных ионов lyonium и lyate ионов , генерируемых молекулярной автоионизацией протонных и апротонных растворителей за счет Grotthuss механизма иона скачкообразной перестройки в зависимости от смесительных соотношений. Примеры могут включать ионы гидроксония и гидроксида в смесях воды и водно-спирта, 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.

Ссылки [ править ]