在化學和物理學中的混合比也稱為混合比例,是無量綱量,是指混合物中一種成分相對於所有其他成分的豐度。該術語可以指摩爾比(見濃度)或質量比(見化學計量)。
在大氣化學中,混合比通常是指摩爾比r i ,其定義為一種成分n i的量除以混合物中所有其他成分的總量:
![{\displaystyle r_{i}={\frac {n_{i}}{n_{\mathrm {tot} }-n_{i}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/05b77e74d9939120fb3e0ec7770337e9aea0ad7c)
摩爾比也稱為量比。 [1]如果n i遠小於n tot (這是大氣痕量成分的情況),則摩爾比幾乎與摩爾分數相同。
在氣象學中,混合比通常是指水的質量比。
,定義為一團氣塊中水的質量
除以乾燥空氣的質量 (
) : [2]
![{\displaystyle \zeta ={\frac {m_{\mathrm {H2O} }}{m_{\mathrm {air} }-m_{\mathrm {H2O} }}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/15783b02ce9397efab0f12e618109a050ba87806)
該單位通常是
,其定義類似於比濕的定義。
兩種不同成分的二元溶液甚至兩種純組分可以按質量、摩爾或體積以不同的混合比混合。
質量分數為m 1和m 2且質量分數為w 1和w 2的混合溶液所得溶液的質量分數由下式給出:
![{\displaystyle w={\frac {w_{1}m_{1}+w_{2}m_{1}r_{m}}{m_{1}+m_{1}r_{m}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c1bdbffce65f3f847844d036fef54f3c67e7a685)
其中m 1可以約分
![{\displaystyle w={\frac {w_{1}+w_{2}r_{m}}{1+r_{m}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/6d75962f1ef2eef18808e59281b9f1713e1f0856)
其中
![{\displaystyle r_{m}={\frac {m_{2}}{m_{1}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/4c209ee4a3371cf0cc2273190f74933a31c8cd7b)
是兩種溶液的質量混合比。
通過代入密度ρ i ( w i ) 並考慮不同濃度的等體積,可以得到:
![{\displaystyle w={\frac {w_{1}\rho _{1}(w_{1})+w_{2}\rho _{2}(w_{2})}{\rho _{1}(w_{1})+\rho _{2}(w_{2})}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0376477045b12915cbf5b701d2b61dbb61b00cd3)
考慮體積混合比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}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/404318ede89a4469fbdee719ae5e2a523705a000)
該公式可以擴展到具有質量混合比的兩個以上溶質的溶液
![{\displaystyle r_{m1}={\frac {m_{2}}{m_{1}}}\quad r_{m2}={\frac {m_{3}}{m_{1}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/7bff09fe4eb971df8591d433cc6fd146b20845b0)
混合後得:
![{\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}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/94067639bb47fb357a7668e605f848742bd46ea5)
在混合時獲得部分理想解決方案的條件是,由於體積的相加,所得混合物的體積V等於以等體積混合的每種溶液的體積V s的兩倍。所得體積可以從質量平衡方程中找到,該方程涉及混合溶液和所得溶液的密度,並將其均衡為 2:
![{\displaystyle V={\frac {(\rho _{1}+\rho _{2})V_{\mathrm {s} }}{\rho }},V=2V_{\mathrm {s} }}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/28ed1d6b7b00fc4a69663f6131267aa52b830764)
說明:
![{\displaystyle {\frac {\rho _{1}+\rho _{2}}{\rho }}=2}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/eb152592a180b15b54bc5c6c6a5ddc18913a840f)
當然,對於真實的溶液,最後一個式子不是完美相等的。
不同溶劑的混合物可能具有有趣的特徵,例如特定lyonium 離子的反常電導率(電解)和由質子和非質子溶劑的分子自電離產生的離子,這是由於離子跳躍的Grotthuss 機製取決於混合比。實例可包括水和醇類混合物中的水合氫離子和氫氧根離子、相同混合物中的烷氧鎓和醇鹽離子、液體和超臨界氨中的銨離子和酰胺離子、氨混合物中的烷基銨和烷基酰胺離子等。