混合比

化学と物理学において、無次元 混合比とは、混合物中の1つの成分の相対的な存在比であり、他のすべての成分の存在比と比較したものである。この用語は、モル比（濃度を参照）または質量比（化学量論を参照）のいずれかを指す場合がある。^[1]

大気化学では、混合比は通常、モル比 r _iを指し、これは混合物中の 成分n _iの量を他のすべての成分の総量で割ったものとして定義されます。

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

モル比は量比とも呼ばれます。^[2] n _iがn _totよりもはるかに小さい 場合（大気微量成分の場合）、モル比はモル分率とほぼ同じになります。

気象学では、混合比は通常、水の質量比を指し、これは特定の空気塊内の水の質量を乾燥空気の質量（）で割ったものとして定義されます。 ^[3]${\displaystyle \zeta}$${\displaystyle m_{\mathrm {H2O} }}$${\displaystyle m_{\mathrm {air} }-m_{\mathrm {H2O} }}$

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

単位は通常 で表されます。定義は比湿度の定義に似ています。 ${\displaystyle \mathrm {g} \,\mathrm {kg} ^{-1}}$

異なる組成の 2 つの二成分溶液、または 2 つの純粋な成分を、質量、モル、または体積によるさまざまな混合比で混合できます。

質量m ₁とm ₂、質量分率w ₁とw ₂の溶液を混合して得られる溶液の質量分率は次のように表されます。

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

ここで、m _1は分子と分母から簡略化できる。

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

そして

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

2つの溶液の質量混合比です。

密度ρ _i ( w _i )を代入し、異なる濃度の等体積を考慮すると次の式が得られます。

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

体積混合比r _{V (21)を考慮すると}

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

この式は、質量混合比を持つ2つ以上の溶液に拡張できる。

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

混ぜて与える：

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

混合時に部分的に理想的な溶液を得るための条件は、体積の加法性により、結果として生じる混合物の体積V が、等量で混合された各溶液の体積V _{sの 2 倍に等しいことです。結果として生じる体積は、混合溶液と結果として生じる溶液の密度を含む}質量バランス方程式から求められ、それを 2 に等しくします。

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

暗示する

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

もちろん、実際の解では、最後の等式の代わりに不等式が現れます。

異なる溶媒の混合物は、混合比に応じたイオンホッピングのグロッタス機構によるプロトン性および非プロトン性溶媒の分子自動イオン化によって生成される特定のリオニウムイオンおよびリオレートイオンの異常な伝導性（電解）などの興味深い特徴を持つ場合があります。例としては、水および水アルコール混合物中のヒドロニウムイオンおよび水酸化物イオン、同じ混合物中のアルコキシニウムイオンおよびアルコキシドイオン、液体および超臨界アンモニア中のアンモニウムイオンおよびアミドイオン、アミン混合物中のアルキルアンモニウムイオンおよびアルキルアミドイオンなどが挙げられます 。