Proporción de mezcla

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Abundancia de un componente de una mezcla relativa a otros

En química y física, la proporción de mezcla adimensional es la abundancia de un componente de una mezcla en relación con la de todos los demás componentes. El término puede referirse a una relación molar (ver concentración) o a una relación de masa (ver estequiometría).

En química atmosférica y meteorología

Relación molar

En química atmosférica, la proporción de mezcla generalmente se refiere a la proporción molar r_i, que se define como la cantidad de un constituyente n_i dividido por la cantidad total de todos los otros componentes de una mezcla:

{displaystyle r_{i}={frac {n_{i}}{n_{mathrm {tot} }-n_{i}}}}

La relación molar también se llama relación de cantidad. Si n_i es mucho más pequeño que n_tot (que es el caso de los constituyentes traza atmosféricos), el mol La proporción es casi idéntica a la fracción molar.

Relación de masa

En meteorología, la relación de mezcla generalmente se refiere a la ratio de masa de agua ${displaystyle zeta }$ , que se define como la masa de agua ${displaystyle m_{mathrm {H2O} }}$ dividido por la masa de aire seco ( ${displaystyle m_{mathrm {air} }-m_{mathrm {H2O} }}$ ) en un paquete de aire dado:

{displaystyle zeta ={frac {m_{mathrm {H2O} }}{m_{mathrm {air} }-m_{mathrm {H2O} }}}}

La unidad se administra normalmente en ${displaystyle mathrm {g} ,mathrm {kg} ^{-1}}$ . La definición es similar a la de humedad específica.

Proporción de mezcla de mezclas o soluciones

Se pueden mezclar dos soluciones binarias de diferentes composiciones o incluso dos componentes puros con varias proporciones de mezcla por masas, moles o volúmenes.

La fracción de masa de la solución resultante al mezclar soluciones con masas m₁ y m₂ y masa las fracciones w₁ y w₂ están dadas por:

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

donde m₁ se puede simplificar a partir del numerador y el denominador

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

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

es la proporción de mezcla en masa de las dos soluciones.

Al sustituir las densidades ρ_i(w_i) y considerar volúmenes iguales de diferentes concentraciones se obtiene :

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

Considerando una proporción de mezcla en volumen 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}}}}

La fórmula se puede extender a más de dos soluciones con proporciones de mezcla en masa

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

para ser mixto dando:

{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}}}}

Aditividad de volumen

La condición para obtener una solución parcialmente ideal al mezclar es que el volumen de la mezcla resultante V sea igual al doble del volumen V_s de cada solución mezclada en volúmenes iguales debido a la aditividad de volúmenes. El volumen resultante se puede encontrar a partir de la ecuación de balance de masa que involucra las densidades de las soluciones mezcladas y resultantes y lo iguala a 2:

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

implica

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

Por supuesto, para soluciones reales aparecen desigualdades en lugar de la última igualdad.

Proporciones de mezcla de mezclas de disolventes

Las mezclas de diferentes disolventes pueden tener características interesantes como conductividad anómala (electrolítica) de iones de león particulares e iones de liato generados por la autoionización molecular de disolventes próticos y apróticos debido al mecanismo de Grotthuss de salto de iones dependiendo de las proporciones de mezcla. Los ejemplos pueden incluir iones hidronio e hidróxido en agua y mezclas de agua y alcohol, iones alcoxonio y alcóxido en las mismas mezclas, iones amonio y amida en amoníaco líquido y supercrítico, iones alquilamonio y alquilamida en mezclas de aminas, etc....

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