Standard állapot

A standard állapot kémiai kifejezés. Azokat a reakciókörülményeket nevezik így, amelyeknél a nyomás 1 bar, azaz 100 000 Pa. Mivel a többi körülmény (például a hőmérséklet) nincs fixálva, nem csak a 25 °C-ra, hanem bármely más hőmérsékletre is vonatkozhat (feltéve, ha a nyomás 1 bar), ezért meg kell adni a hőmérsékletet is, nem elég a standardállapot kifejezés. A kifejezés a fizikai kémiában használatos, mint standardentrópia, vagy standardentalpia; ebben az értelmezésben nem feltétlenül gázállapotra.

A standard állapotú gázok egységynyi anyagmennyisége (1 mól), 25,0 Celsius-fokon (298,15 kelvin), normál légköri nyomáson (101325 Pa) 0,0245 m³ térfogatúak. Ez tehát magában foglalja a moláris térfogat meghatározását is: az ideális gáz moláris térfogata 101 325 Pa nyomáson és 25 °C hőmérsékleten 0,0245 m³/mol. A standard állapoton kívül megkülönböztetünk normál állapotot is.

Értelmezése

A standard állapotokat részben légnemű anyagok mennyiségének és áramlásának egyértelműsítésére használjuk. Másrészt a kémia, termodinamika és a fizikai kémia területén az állapotjelzők egyértelmű megadására szükségesek. Az IUPAC álláspontja elsődlegesen a nyomás értékét rögzíti; a hőmérséklet referenciaértéke lehet akár a 0 K, a fagypont, vagy a szobahőmérséklet. A standard állapotot 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, nyomatékosan nem javasoljuk, 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, g a légnemű halmazállapot jele (gas), T a referencia hőmérséklet. Ha a definíció eltérő referenciaállapotra vonatkozik, azt jelölni kell, például: $\mu_B^\ominus (g, T, p, y)$, ahol p a nyomás és y a móltört (ha elegyről van szó). A bután gőz parciális moláris térfogata így adható meg 100 celziusz 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 így jelölni: $V_{C_4 H_{10}}(g; 373,15\ \mathrm{K}; 2\ \mathrm{bar}; 0,8)$

Ha egy mennyiség megváltozását kívánjuk jelölni, és az állandó nyomásra vonatkozik, akkor a nyomás jele elhagyható: $\Delta _s^l H^\ominus=H^\ominus(l)-H^\ominus(s)$, ahol l a folyékony halmazállapot (liquid), s a szilárd (solid), ez így együtt tehát nem más, mint a moláris fagyáshő.

Klasszikus meghatározása

A normálállapot a következőket jelenti: pontosan 0 °C hőmérséklet (273,15 K), és 1 atmoszféra nyomás (101 325 Pa), 0,02241 m³ térfogat. Ezek az értékek megközelítőleg megegyeznek a tengerszinten mért légköri nyomással és a víz fagyáspontjával.

Változatok

Magyarországon két referencia-állapotot értelmeztek. Technikai normál állapotnak nevezték a technikai nyomás-mértékegységgel értelmezett állapotot:

98 066,5 Pa nyomás és 20 °C hőmérséklet

Fizikai normál állapotnak (megkülönböztetésül):

101 325 Pa nyomás és 0 °C hőmérséklet

Az IUPAC értelmezésében az 1 atm, azaz 101 325 Pa volt a standard nyomás praktikus okokból (ez a légköri nyomás tengerszinten). Az Amerikai Egyesült Államok területén ma is ez a szabványos normál állapot (NIST) szemben az ISO (Nemzetközi Szabványügyi Szervezet) ajánlásával.

Források

• International Union of Pure and Applied Chemistry (1982.). „Notation for states and processes, significance of the word standard in chemical thermodynamics, and remarks on commonly tabulated forms of thermodynamic functions”. Pure and Applied Chemistry 54 (6), 1239–50. o. DOI:10.1351/pac198254061239.   A standard szó fontossága a termodinamikai táblázatokban és függvényekben

Kapcsolódó szócikek

• Standard reakcióentalpia
• Standard képződési entalpia