Стандартне стан - хімічна енциклопедія

СТАНДАРТНЕ СТАН в хімічній термодинаміці. стан системи, обирається як стан відліку при оцінці термодинамич. величин. Необхідність вибору стандартного стану обумовлена ​​тим, що в рамках хім. термодинаміки м.б. розраховані абс. значення енергій Гіббса. хім. потенціалів, ентальпій і ін. термодинамич. величин для даного в-ва; можливий розрахунок лише відносить. значень цих величин в даному стані в порівнянні з їх значенням в стандартному стані.

З тандартного стан вибирають з міркувань зручності розрахунків; воно може змінюватися при переході від одного завдання до іншого. Значення термодинамич. величин в стандартному стані називають стандартними і позначають зазвичай нулем в верх. індексі, напр. G 0. H 0. m 0 -соотв. стандартні енергія Гіббса. ентальпія. хім. потенціал в-ва. Для хім. р-ції D G 0. D H 0. D S 0 рівні змін соотв. G 0. H 0 і S 0 реагує системи в процесі переходу від вихідних в-в в стандартному стані до продуктів р-ції в стандартному стані.

Стандартне стан характеризується стандартними умовами: тиском p 0. т-рій Т 0. складом (молярна частка x 0). Комісія ІЮПАК з термодинаміки визначила (1975) в якості про АГАЛЬНІ стандартного стану для всіх газоподібних в-в чисте в-во (х 0 = 1) в стані ідеального газу з тиском р 0 = 1 атм (1,01 х 10 5 Па) при будь-фиксир. т-ре. Для твердих і рідких в-в основне стандартний стан-це стан чистого (х 0 = 1) в-ва, що знаходиться під зовн. тиском р 0 = 1 атм. В визначення стандартного стану ІЮПАК Т 0 не входить, хоча часто говорять про стандартну т-ре, що дорівнює 298,15 К.

Мн. гази при тиску 1 атм не можуть розглядатися як ідеальний газ. Стандартне стан в цих випадках не реальне, а якесь гіпотетічен. стан. Подібний мистецтв. вибір стандартного стану пояснюється простотою розрахунків термодинамич. ф-ций для ідеального газу.

Для процесу освіти хім. з'єднання з простих в-в в термодинамич. довідниках наводяться стандартні енергії Гіббса, ентальпії, ентропії

Для визначення цих величин вибирають нек-риє прості в-ва, для яких брало, за визначенням, виконуються умови: = 0, = 0, = 0. В якості стандартного стану для про стих в-в приймають стійке фазовий і хімічний. стан елемента при даній т-ре. Цей стан не завжди збігається з природним; так, стандартний стан простого в-ва фтору при всіх т-рах-чистий ідеальний газ при 1 атм, що складається з молекул F2; при цьому не враховується дисоціація F2 на атоми. Стандартне стан може бути різним в разл. температурних інтервалах. Для Na, напр. в інтервалі від 0 до Тпл (370,86 К) стандартний стан простого в-ва-чистий металеві. Na при 1 атм; в інтервалі від Тпл до tКИП (1156,15 К) -чистий рідкий Na при 1 атм; вище 1156,15 К-ідеальний газ при 1 атм, що складається виключно з атомів Na. Т. обр. стандартна ентальпія утворення твердого NaF нижче 370,86 К відповідає зміні ентальпії в р-ції Na (тв) + 1/2 F2 = = NaF (тв), а в інтервалі 370,86-1156,15 До відповідає зміні ентальпії в р- ції Na (рі) + 1/2 F2 = NaF (TB).

З тандартного стан іона у водному розчині вводиться для можливості перерахунку експериментально визначених ентальпій розчинення D aq Н 0 (Н2 О) в ентальпії освіти хім. з'єднання. Так, якщо відома стандартна ентальпія розчинення у воді КСl, а D Н 0 обр [До +. р-р] і [Сl -. р-р] -соотв. ентальпії утворення іонів К + і Сl в стандартному стані у водному розчині, то стандартна ентальпія утворення КСl м. б. розрахована по ур-нію: [КСl, тв] = = - D aq H 0 (Н2 0) + [До +. р-р] + [Сl -. р-р].

В якості стандартного стану іона у водному розчині, згідно з рекомендаціями ІЮПАК. приймають стан даного іона в гіпотетічен. одномоляльном водному розчині, в к-ром для розглянутого іона ентальпія дорівнює його ентальпії в нескінченно разб. розчині. Крім того, приймають, що ентальпія утворення іона Н + в стандартному стані, тобто [Н +. р-р, Н2 О] дорівнює нулю. В результаті з'являється можливість отримання відносних стандартних ентальпій утворення ін. Іонів в розчині на основі наиб. надійних (ключових) значень ентальпій освіти хім. з'єднань. У свою чергу, отримані значення ентальпій утворення іонів в розчині служать для визначення невідомих ентальпій освіти хім. соед. в тих випадках, коли стандартні ентальпії розчинення виміряні.

З тандартного стан компонентів дво- і багатокомпонентних систем вводиться як стан відліку при розрахунках термодинамич. активностей. енергій Гіббса. ентальпій. ентропії змішання (останні три величини в стандартному стані дорівнюють нулю). Можливий т. Зв. симетричний вибір стандартного стану, при к-ром в якості стандартного стану компонента використовується його основне стандартний стан, визначену відповідно до ІЮПАК. Якщо багатокомпонентна система є рідкої, то і в якості стандартного стану компонентів береться їх рідкий стан. Альтернативою служить антисиметричний вибір стандартного стану, коли для р-розчинника зберігається стандартний стан, вбрання відповідно до рекомендацій ІЮПАК. а для розчиненого в-ва А в якості стандартного стану вибирається його стан в розчині одиничної концентрації. володіє св-вами нескінченно разб. р-ра. Вибір стандартного стану в цьому випадку пов'язаний з певною концентрац. шкалою (молярна частка, молярность. моляльність). Антисиметричний вибір стандартного стану зручний в тих випадках, коли розчинена в-во не існує в цій фазі в чистому вигляді (напр. НС1 не існує у вигляді рідини при кімнатній т-рі).

Поняття стандартного стану введено Г. Льюїсом в нач. 20 в.

Схожі статті