Blandingsforhold - Mixing ratio

I kjemi og fysikk er det dimensjonsløse blandingsforholdet overflod av en komponent av en blanding i forhold til den for alle andre komponenter. Begrepet kan referere til molforhold (se konsentrasjon ) eller masseforhold (se støkiometri ).

I atmosfærisk kjemi og meteorologi

Molforhold

I atmosfærisk kjemi refererer blandingsforhold vanligvis til molforholdet r _i , som er definert som mengden av en bestanddel n _i delt på den totale mengden av alle andre bestanddeler i en blanding:

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

Molforholdet kalles også mengdeforhold . Hvis n _i er mye mindre enn n _tot (som er tilfelle for atmosfæriske sporbestanddeler), er molforholdet nesten identisk med molfraksjonen .

Masseforhold

I meteorologi refererer blandingsforhold vanligvis til masseforholdet mellom vann , som er definert som vannmassen delt på massen av tørr luft ( ) i en gitt luftpakke: ${\ displaystyle \ zeta}$${\ displaystyle m _ {\ mathrm {H2O}}}$${\ displaystyle m _ {\ mathrm {air}} -m _ {\ mathrm {H2O}}}$

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

Enheten er vanligvis gitt i . Definisjonen er lik den for spesifikk fuktighet . ${\ displaystyle \ mathrm {g} \, \ mathrm {kg} ^ {- 1}}$

Blandingsforhold mellom blandinger eller løsninger

To binære løsninger med forskjellige sammensetninger eller til og med to rene komponenter kan blandes med forskjellige blandingsforhold etter masse, mol eller volum.

Den massefraksjonen av den resulterende løsning ved å blande oppløsninger med massene m ₁ og m ₂ og massefraksjoner w ₁ og w ₂ er gitt ved:

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

hvor m ₁ kan forenkles fra teller og nevner

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

og

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

er masseblandingsforholdet til de to løsningene.

Ved å erstatte tetthetene ρ _i ( w _i ) og vurdere like volum av forskjellige konsentrasjoner får man:

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

Tatt i betraktning et volumblandingsforhold r _{V (21)}

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

Formelen kan utvides til mer enn to løsninger med masseblandingsforhold

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

å bli blandet og gi:

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

Volumtilsetning

Betingelsen for å få en delvis ideell løsning ved blanding er at volumet av den resulterende blanding V til å være lik det dobbelte av volumet V _s av hver løsning blandet i like volumer på grunn av det additivitet av volumer. Det resulterende volumet kan bli funnet fra massebalanseligningen som involverer tettheter av blandede og resulterende løsninger og utjevner det til 2:

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

tilsier

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

Selvfølgelig vises ulikheter i stedet for den siste likheten for virkelige løsninger.

Blandingsforhold mellom løsemiddelblandinger

Blandinger av forskjellige løsningsmidler kan ha interessante funksjoner som unormal ledningsevne (elektrolytisk) av spesielle lyoniumioner og lyationer generert ved molekylær autoionisering av protiske og aprotiske løsningsmidler på grunn av Grotthuss-mekanismen for ionhopping, avhengig av blandingsforholdene. Eksempler kan omfatte hydronium og hydroksid- ioner i vann og vannalkoholblandinger, alkoxonium og alkoksyd- ioner i de samme blandinger, ammonium og amid- ionene i flytende og superkritisk ammoniakk, alkylammonium og alkylamidbaser ioner i ammines blandinger, etc ....

Referanser