Standardállapot

A standardállapot kémiai kifejezés. Azokat a reakciókörülményeket nevezik így, amelyeknél a nyomás Sablon:Szám, azaz Sablon:Szám. Mivel a többi körülmény (például a hőmérséklet) nincs fixálva, nemcsak a Sablon:Szám-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 standardállapotú ideális gázok egységnyi anyagmennyisége (1 mól), 25,0 Celsius-fokon (298,15 kelvin), Sablon:Szám légköri nyomáson Sablon:Szám térfogattal rendelkezik. Ez tehát magában foglalja a moláris térfogat meghatározását is: az ideális gáz moláris térfogata Sablon:Szám nyomáson és Sablon:Szám hőmérsékleten Sablon:Szám/mol. A standardállapoton kívül megkülönböztetnek normálállapotot is.Sablon:Jegyzet*

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. Az IUPAC ajánlása 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, $S_B^{\ominus }$):

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 $p^{\ominus }=100000\mathrm{P}\mathrm{a}$

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 Celsius-fokon, 2 bar nyomáson és 0,8 móltörtre: $V_{C_4{H}_{10}}(g,373,15\mathrm{K},2\mathrm{b}\mathrm{a}\mathrm{r},0,8)$.

Magyar nyelvű szövegben a felsorolás jele és a tizedesvessző összetéveszthető, ezért célszerű a pontosvessző használata, pl.: $V_{C_4{H}_{10}}(g;373,15\mathrm{K};2\mathrm{b}\mathrm{a}\mathrm{r};0,8)$

Fizikai mennyiség változásának standard értéke

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

Az IUPAC jelölésrendszer a fizikai és kémiai változásokra sorol fel jeleket. Leggyakrabban a moláris entalpiára és a moláris entrópiára ismertetik ezek értékét a nemzetközi források, főként a standard képződési entalpia (képződéshő), a standard reakcióentalpia (reakcióhő), illetve a fázisátalakulások esetére. Megadható lenne, de nem használják például a belső energia, a Gibbs-függvény, a szabadentalpia, az oldáshő, és sok más fizikai–kémiai mennyiségre.

Példaképpen az ammónia párolgáshőjének értéke:

${\mathrm{\Delta }}_{vap}{H}_{100000Pa}^{\ominus }=23,34\text{kJ/mol}$

${\mathrm{\Delta }}_{vap}{H}_{101325Pa}^{\ominus }=23,32\text{kJ/mol}$

Párolgási standard entrópia:

${\mathrm{\Delta }}_{vap}{S}_{100000Pa}^{\ominus }=97,4\text{J/mol K}$

${\mathrm{\Delta }}_{vap}{S}_{101325Pa}^{\ominus }=97,2\text{J/mol K}$

Párolgási belső energia:

${\mathrm{\Delta }}_{vap}{U}_{100000Pa}^{\ominus }=21,34\text{kJ/mol}$

${\mathrm{\Delta }}_{vap}{U}_{101325Pa}^{\ominus }=21,33\text{kJ/mol}$

Klasszikus meghatározása

A normálállapot a következőket jelenti: pontosan Sablon:Szám hőmérséklet (Sablon:Szám), és 1 atmoszféra nyomás (Sablon:Szám), Sablon:Szám térfogat.Sablon:Jegyzet* Ezek az értékek megközelítőleg megegyeznek a tengerszinten mért légköri nyomással és a víz fagyáspontjával.

Változatok

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

Sablon:Szám nyomás és Sablon:Szám hőmérséklet

Fizikai normálállapotnak (megkülönböztetésül):

Sablon:Szám nyomás és Sablon:Szám hőmérséklet

Az IUPAC 1982-ig a Sablon:Szám, azaz Sablon:Szám értéket ajánlotta a standard nyomás definíciójaként, elsősorban praktikus okokból; ez a légköri nyomás tengerszinten. Ez az ajánlott érték 1982-től megváltozott Sablon:Szám-ra, azaz Sablon:Szám-ra. Az Amerikai Egyesült Államok területén ma is Sablon:Szám a szabványos normálállapot (a NIST definícióját követve), szemben az ISO (Nemzetközi Szabványügyi Szervezet) ajánlásával.

Források

• Sablon:Cite journal A standard szó fontossága a termodinamikai táblázatokban és függvényekben