在化学和物理学中的混合比也称为混合比例,是无量纲量,是指混合物中一种成分相对于所有其他成分的丰度。该术语可以指摩尔比(见浓度)或质量比(见化学计量)。
在大气化学中,混合比通常是指摩尔比r i ,其定义为一种成分n i的量除以混合物中所有其他成分的总量:
![{\displaystyle r_{i}={\frac {n_{i}}{n_{\mathrm {tot} }-n_{i}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/05b77e74d9939120fb3e0ec7770337e9aea0ad7c)
摩尔比也称为量比。 [1]如果n i远小于n tot (这是大气痕量成分的情况),则摩尔比几乎与摩尔分数相同。
在气象学中,混合比通常是指水的质量比。
,定义为一团气块中水的质量
除以干燥空气的质量 (
) : [2]
![{\displaystyle \zeta ={\frac {m_{\mathrm {H2O} }}{m_{\mathrm {air} }-m_{\mathrm {H2O} }}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/15783b02ce9397efab0f12e618109a050ba87806)
该单位通常是
,其定义类似于比湿的定义。
两种不同成分的二元溶液甚至两种纯组分可以按质量、摩尔或体积以不同的混合比混合。
质量分数为m 1和m 2且质量分数为w 1和w 2的混合溶液所得溶液的质量分数由下式给出:
![{\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可以约分
![{\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)
是两种溶液的质量混合比。
通过代入密度ρ i ( w i ) 并考虑不同浓度的等体积,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)
考虑体积混合比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)
该公式可以扩展到具有质量混合比的两个以上溶质的溶液
![{\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)
混合后得:
![{\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)
在混合时获得部分理想解决方案的条件是,由于体积的相加,所得混合物的体积V等于以等体积混合的每种溶液的体积V s的两倍。所得体积可以从质量平衡方程中找到,该方程涉及混合溶液和所得溶液的密度,并将其均衡为 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)
说明:
![{\displaystyle {\frac {\rho _{1}+\rho _{2}}{\rho }}=2}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/eb152592a180b15b54bc5c6c6a5ddc18913a840f)
当然,对于真实的溶液,最后一个式子不是完美相等的。
不同溶剂的混合物可能具有有趣的特征,例如特定lyonium 离子的反常电导率(电解)和由质子和非质子溶剂的分子自电离产生的离子,这是由于离子跳跃的Grotthuss 机制取决于混合比。实例可包括水和醇类混合物中的水合氢离子和氢氧根离子、相同混合物中的烷氧𬭩和醇盐离子、液体和超临界氨中的铵离子和酰胺离子、氨混合物中的烷基铵和烷基酰胺离子等。