Stan standardowy

Stan standardowy lub standardowe warunki temperatury i ciśnienia (CSTP) czystego związku chemicznego określa się pod ciśnieniem normalnym: p ° = 1 bar = 10 5 Pa. Dla stanu gazowego jest to stan gazowy doskonały , nieco inny stan stan rzeczywisty. Podstawowe tabele termodynamiki chemicznej są ograniczone do temperatury odniesienia 298,15 K ( 25 ° C ), podczas gdy pełne tabele podają standardowe wielkości termodynamiczne w różnych temperaturach.

Uwaga : W starych tabelach dane odnoszą się do ciśnienia normalnego 1 atm = 1,01325 × 10 5 Pa . W odniesieniu do danych zawartych w tabelach zmiana ta nie ma wpływu na stan ciekły i stały oraz generalnie pomijalne konsekwencje dla stanu gazowego.

Czyste ciało

W przypadku czystej substancji gazowej jako stan standardowy wybiera się gaz doskonały . W rzeczywistości jest to stan hipotetyczny, ponieważ gaz jest doskonały tylko wtedy, gdy ciśnienie jest nieskończenie niskie, podczas gdy ciśnienie standardowe wynosi jeden bar.
W przypadku fazy skondensowanej (stałej lub ciekłej) stanem standardowym jest czysta substancja, która jest stabilna w rozważanym stanie fizycznym.
W przypadku skrystalizowanej substancji stałej jest to odmiana alotropowa stabilna w wybranej temperaturze. Przykład: węgiel grafitowy jest stanem standardowym w normalnych warunkach temperaturowych, w przeciwieństwie do węgla diamentowego, który jest metastabilny .

Przykłady stanu standardowego niektórych czystych substancji

Stan standardowy odpowiada ich stabilnej postaci w wybranej temperaturze; Na przykład tutaj, T = 298 K .

Pierwiastek chemiczny	Symbol	Liczba atomowa	Standardowe stanowe gatunki chemiczne	stan	Wzór chemiczny
Wodór	H.	1	Diwodór	Gazowy	H 2 (g)
Hel	Hej	2	Hel	Gazowy	On (g)
Węgiel	VS	6	Grafit	Solidny	C (grafit)
Azot	NIE	7	Azot	Gazowy	N 2 (g)
Tlen	O	8	Ditlen	Gazowy	O 2 (g)
Fluor	fa	9	Difluor	Gazowy	F 2 (g)
Fosfor	P.	15	Fosfor biały	Solidny	P 4 (s)
Żelazo	Fe	26	Ferryt $\alfa$	Solidny	Fe ( ) $\alfa$
Miedź	Cu	29	Miedź $\alfa$	Solidny	Cu ( ) $\alfa$

Złożony	stan	Wzór chemiczny
Metan	Gazowy	CH 4
woda	Ciekły	H 2 O
Chlorek sodu	Solidny	NaCl

Roztwory: rozpuszczalnikowe i rozpuszczone

W roztworze płynnym standardowe stany składników są dalej definiowane pod ciśnieniem p ° = 1 bar. Ale stan standardowy różni się w zależności od tego, czy składnik jest uważany za rozpuszczalnik, czy za substancję rozpuszczoną . Dla danego składnika dwie możliwe definicje są następujące:

w swoim standardowym stanie „rozpuszczalnika” jest w stanie czystej cieczy;
Zakłada się, że w swoim standardowym stanie „substancji rozpuszczonej” znajduje się w roztworze, który zachowałby właściwości roztworu wystarczająco rozcieńczonego, aby pozostać idealnym do standardowego stężenia ustalonego umownie przy c ° = 1 mol · l -1 . Jest to zatem stan ekstrapolowany, który często jest daleko od stanu rzeczywistego, z wyjątkiem roztworów, które pozostają idealne w całym zakresie stężeń. Definicja ta jest analogiczna do definicji standardowego stanu gazu, o którym zakłada się, że pozostaje doskonały aż do ciśnienia p °.

W mieszaninie dwóch cieczy, na przykład wody i alkoholu, każdy z dwóch składników można traktować jako rozpuszczalnik lub substancję rozpuszczoną, a zatem we wszystkich czterech stanach standardowych. Z drugiej strony, gdy ciało stałe jest rozpuszczane (na przykład chlorek sodu) w cieczy (na przykład: woda), ciało stałe jest koniecznie substancją rozpuszczoną.

Uwagi i odniesienia

Przed 1985 rokiem ciśnienie standardowe było równe ciśnieniu normalnemu 1 atm = 101,325 Pa .

Powiązany artykuł