Proporció de mescla

Plantilla:Conceptes molar En química i física, la relació de mescla adimensional és l'abundància d'un component d'una mescla en relació en la de tots els demés components. El terme pot referir-se a la relació molar o a la relació de massa.

En química atmosfèrica i meteorologia

Relació molar

En química atmosfèrica, la relació de mescla generalment es referix a la relació molar r_i, que es definix com la cantitat d'un constituent n_i dividida per la cantitat total de tots els demés constituents en una mescla:

$r_i=\frac{n_i}{n_{\mathrm{t}\mathrm{o}\mathrm{t}}-n_i}$

La relació molar també es diu relació de cantitat. Si n_i és molt menor que n_tot (que és el cas dels constituents traça atmosfèrics), la relació molar és casi idèntica a la fracció molar.

Relació de massa

En meteorologia, la proporció de mescla generalment es referix a la proporció de massa d'aigua $\zeta$, que es definix com la massa d'aigua $m_{\mathrm{H}\mathrm{2}\mathrm{O}}$ dividida per la massa d'aire sec ($m_{\mathrm{a}\mathrm{i}\mathrm{r}\mathrm{e}}-m_{\mathrm{H}\mathrm{2}\mathrm{O}}$) en una massa d'aire donada:

$\zeta =\frac{m_{\mathrm{H}\mathrm{2}\mathrm{O}}}{m_{\mathrm{a}\mathrm{i}\mathrm{r}\mathrm{e}}-m_{\mathrm{H}\mathrm{2}\mathrm{O}}}$

L'unitat se sol donar en $\mathrm{g}{\mathrm{k}\mathrm{g}}^{-1}$. La definició és similar a la d'humitat específica.

Proporció per a mescles o solucions

Es poden mesclar dos solucions binàries de diferents composicions o inclús dos components purs en vàries proporcions de mescla per masses, moles o volums.

La fracció de massa de la solució resultant de mesclar solucions en masses m₁ i m₂ i fraccions de massa w₁ i w₂ està donada per:

$w=\frac{w_1{m}_1+w_2{m}_1{r}_m}{m_1+m_1{r}_m}$

a on m₁ es pot simplificar a partir del numerador i el denominador

$w=\frac{w_1+w_2{r}_m}{1+r_m}$

i

$r_m=\frac{m_2}{m_1}$

és la relació de mescla en massa de les dos solucions.

Substituint les densitat ρ_i(w_i) i considerant volums iguals de diferents concentracions s'obté:

$w=\frac{w_1{\rho }_1(w_1)+w_2{\rho }_2(w_2)}{{\rho }_1(w_1)+{\rho }_2(w_2)}$

Considerant una relació de mescla de volum r_V(21)

$w=\frac{w_1{\rho }_1(w_1)+w_2{\rho }_2(w_2)r_V}{{\rho }_1(w_1)+{\rho }_2(w_2)r_V}$

La fòrmula es pot estendre a més de dos solucions en proporcions de mescla en massa

$r_{m1}=\frac{m_2}{m_1}{r}_{m2}=\frac{m_3}{m_1}$

per a ser mesclat donant:

$w=\frac{w_1{m}_1+w_2{m}_1{r}_{m1}+w_3{m}_1{r}_{m2}}{m_1+m_1{r}_{m1}+m_1{r}_{m2}}=\frac{w_1+w_2{r}_{m1}+w_3{r}_{m2}}{1+r_{m1}+r_{m2}}$

Aditividad de volum

La condició per a obtindre una solució parcialment ideal en mesclar és que el volum de la mescla resultant V siga igual al doble del volum V_s de cada solució mesclada en volums iguals per l'aditividad dels volums. El volum resultant es pot trobar a partir de l'equació de balanç de massa que involucra densitat de les solucions mixtes i resultants i igualar-les a 2:

$V=\frac{({\rho }_1+{\rho }_2)V_{\mathrm{s}}}{\rho },V=2V_{\mathrm{s}}$

implica

$\frac{{\rho }_1+{\rho }_2}{\rho }=2$

Per supost, per a solucions reals apareixen desigualtats en lloc de l'última igualtat.

Proporcions per a mescles de dissolvents

Les mescles de diferents solvents poden tindre característiques interessants com conductivitat anómala (electrolítica) d'ions de lionio i ions de liato particulars generats per autoionisació molecular de solvents próticos i apróticos pel mecanisme de bot de ions de Grotthus depenent de les proporcions de mescla. Els eixemples poden incloure ions d'hidronio i hidròxit en aigua i mescles d'aigua i alcohol, ions de alcoxonio i alcóxido en les mateixes mescles, ions d'amoni i amida en amoníac líquit i supercrítico, ions de alquilamonio i alquilamida en mescles de amina, etc.