Standardállapot

Astandardállapotkémiaikifejezés. Azokat a reakciókörülményeket nevezik így, amelyeknél a nyomás 1bar,azaz 100 000Pa.Mivela többi körülmény(például a hőmérséklet) nincs fixálva, nemcsak a 25°C-ra, hanem bármely más hőmérsékletre is vonatkozhat (feltéve, ha a nyomás 1 bar), ezért a hőmérséklet megadása is szükséges. A kifejezés a fizikai kémiában használatos mint standardentrópia,vagy standardentalpia;ebben az értelmezésben nem feltétlenül gázállapotra.

A standardállapotúideális gázokegységnyi anyagmennyisége (1mól), 25,0Celsius-fokon(298,15kelvin), 100 000 Pa légköri nyomáson 0,02479 m³térfogattalrendelkezik.Ez tehát magában foglalja a moláris térfogat meghatározását is: az ideális gázmoláris térfogata100 000 Pa nyomáson és 25 °C hőmérsékleten 0,02479 m³/mol. A standardállapoton kívül megkülönböztetneknormálállapototis.

Értelmezése

A standardállapotok részben légnemű anyagok mennyiségének és áramlásának egyértelműsítésére használatosak. Másrészt a kémia, termodinamika és a fizikai kémia területén az állapotjelzők egyértelmű megadásához szükségesek.AzIUPACajánlása elsődlegesen a nyomás értékét rögzíti; a hőmérséklet referenciaértéke lehet akár a 0 K, a fagypont, vagy a szobahőmérséklet. A standardállapotot jelölő szimbólumra vonatkoztatva azt írja (például B anyag moláris normálentrópiája,$S_{B}^{\ominus }$):

„Since$T^{\ominus }$would mean a standard temperature in general, the use of$T^{\ominus }$to mean exclusively 298.15 K is strongly discouraged.”

„Minthogy a$T^{\ominus }$csak általánosságban jelenti a normál hőmérsékletet, erősen ellenjavallt, hogy 298,15 K-ként értelmezzék.”

A fentiek vonatkoznak az állapotváltozások, az állapotok, a halmazállapotok, a képződéshő, a kémiai reakciók, kristályosodás, az oldás, és sok más egyéb jelenség jelölésére; a kémiai potenciál, a normálentalpia, a normálentrópia, a Gibbs energia, a fugacitás, az egyensúlyi állandó referenciaértékének megadására. A szabványos nyomás jele (és értéke) ennek értelmében$p^{\ominus }=100\ 000\ \mathrm {Pa}$

Példa a kémiai potenciál jelölésére:$\mu _{B}^{\ominus }(g,T)$,ahol B bármely anyagot jelölhet,ga légnemű halmazállapot jele (gas),Ta referencia hőmérséklet. Ha a definíció eltérő referenciaállapotra vonatkozik, azt jelölni kell, például:$\mu _{B}^{\ominus }(g,T,p,y)$,aholpa nyomás ésya móltört (ha elegyről van szó). A bután gőz parciális moláris térfogata így adható meg 100 Celsius-fokon, 2 bar nyomáson és 0,8 móltörtre:$V_{C_{4}H_{10}}(g,373,15\ \mathrm {K},2\ \mathrm {bar},0,8)$.

Magyar nyelvű szövegben a felsorolás jele és a tizedesvessző összetéveszthető, ezért célszerű a pontosvessző használata, pl.:$V_{C_{4}H_{10}}(g;373,15\ \mathrm {K};2\ \mathrm {bar};0,8)$

Fizikai mennyiség változásának standard értéke

Egy mennyiség megváltozásának jelölése során a nyomás jele elhagyható, amennyiben állandó nyomásra vonatkozik a változás:$\Delta _{s}^{l}H^{\ominus }=H^{\ominus }(l)-H^{\ominus }(s)$,aholla folyékony halmazállapot (liquid),sa szilárd (solid), ez így együtt tehát nem más, mint a moláris fagyáshő.

AzIUPAC jelölésrendszera fizikai és kémiai változásokra sorol fel jeleket. Leggyakrabban a molárisentalpiáraés a molárisentrópiáraismertetik ezek értékét a nemzetközi források, főként astandard képződési entalpia(képződéshő), astandard reakcióentalpia(reakcióhő), illetve afázisátalakulásokesetére. Megadható lenne, de nem használják például abelső energia,a Gibbs-függvény, a szabadentalpia, az oldáshő, és sok más fizikai–kémiai mennyiségre.

Példaképpen az ammónia párolgáshőjének értéke:

$\Delta _{vap}H_{100000Pa}^{\ominus }=23,34\ {\mbox{kJ/mol}}$

$\Delta _{vap}H_{101325Pa}^{\ominus }=23,32\ {\mbox{kJ/mol}}$

Párolgási standard entrópia:

$\Delta _{vap}S_{100000Pa}^{\ominus }=97,4\ {\mbox{J/mol K}}$

$\Delta _{vap}S_{101325Pa}^{\ominus }=97,2\ {\mbox{J/mol K}}$

Párolgási belső energia:

$\Delta _{vap}U_{100000Pa}^{\ominus }=21,34\ {\mbox{kJ/mol}}$

$\Delta _{vap}U_{101325Pa}^{\ominus }=21,33\ {\mbox{kJ/mol}}$

Klasszikus meghatározása

A normálállapot a következőket jelenti: pontosan 0 °C hőmérséklet (273,15 K), és 1atmoszféranyomás (101 325 Pa), 0,02241 m³térfogat.Ezek az értékek megközelítőleg megegyeznek atengerszintenmért légköri nyomással és avízfagyáspontjával.

Változatok

Magyarországon két referencia-állapotot értelmeztek.Technikai normálállapotnaknevezték atechnikai nyomás-mértékegységgelértelmezett állapotot:

98 066,5 Pa nyomás és 20 °C hőmérséklet

Fizikai normálállapotnak(megkülönböztetésül):

101 325 Pa nyomás és 0 °C hőmérséklet

Az IUPAC 1982-ig a 101 325 Pa, azaz 1atmértéket ajánlotta a standard nyomás definíciójaként, elsősorban praktikus okokból; ez a légköri nyomás tengerszinten. Ez az ajánlott érték 1982-től megváltozott 100 000 Pa-ra, azaz 1bar-ra. Az Amerikai Egyesült Államok területén ma is 101 325 Pa a szabványos normálállapot (aNISTdefinícióját követve), szemben az ISO (Nemzetközi Szabványügyi Szervezet) ajánlásával.

Források

• International Union of Pure and Applied Chemistry(1982). „Notation for states and processes, significance of the wordstandardin chemical thermodynamics, and remarks on commonly tabulated forms of thermodynamic functions”.Pure and Applied Chemistry54(6), 1239–50. o.DOI:10.1351/pac198254061239.Astandardszó fontossága a termodinamikai táblázatokban és függvényekben