Журнал о Медицине
rss новости rss статьи rss все архив
Словарь научных терминов

Стандартное состояние

СТАНДАРТНОЕ СОСТОЯНИЕ в химической термодинамике, состояние системы, выбираемое как состояние отсчета при оценке термодинамич. величин. Необходимость выбора С. с. обусловлена тем, что в рамках хим. термодинамики не м.б. рассчитаны абс. значения энергий Гиббса, хим. потенциалов, энтальпий и др. термодинамич. величин для данного в-ва; возможен расчет лишь относит. значений этих величин в данном состоянии в сравнении с их значением в С. с.

С. с. выбирают из соображений удобства расчетов; оно может меняться при переходе от одной задачи к другой. Значения термодинамич. величин в С. с. называют стандартными и обозначают обычно нулем в верх. индексе, напр. G0, H0, m0-соотв. стандартные энергия Гиббса, энтальпия, хим. потенциал в-ва. Для хим. р-ции DG0, DH0, DS0 равны изменениям соотв. G0, H0 и S0 реагирующей системы в процессе перехода от исходных в-в в С. с. к продуктам р-ции в С. с.

С. с. характеризуется стандартными условиями: давлением p0, т-рой Т0, составом (молярная доля x0). Комиссия ИЮПАК по термодинамике определила (1975) в качестве основного С. с. для всех газообразных в-в чистое в-во (х0 = 1) в состоянии идеального газа с давлением р0 = 1 атм (1,01 · 105 Па) при любой фиксир. т-ре. Для твердых и жидких в-в основное С.с.-это состояние чистого (х0 = 1) в-ва, находящегося под внеш. давлением р0 = 1 атм. В определение С. с. ИЮПАК Т0 не входит, хотя часто говорят о стандартной т-ре, равной 298,15 К.

Мн. газы при давлении 1 атм не могут рассматриваться как идеальный газ. С. с. в этих случаях не реальное, а некое гипотетич. состояние. Подобный искусств. выбор С. с. объясняется простотой расчетов термодинамич. ф-ций для идеального газа.

Для процесса образования хим. соединения из простых в-в в термодинамич. справочниках приводятся стандартные энергии Гиббсаhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/2/9/1/13291.jpeg, энтальпииhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/2/9/2/13292.jpeg, энтропииhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/2/9/3/13293.jpeg

Для определения этих величин выбирают нек-рые простые в-ва, для к-рых, по определению, выполняются условия: http://www.pora.ru/image/encyclopedia/2/9/4/13294.jpeg = 0, http://www.pora.ru/image/encyclopedia/2/9/5/13295.jpeg=0, http://www.pora.ru/image/encyclopedia/2/9/6/13296.jpeg = 0. В качестве С. с. для простых в-в принимают устойчивое фазовое и хим. состояние элемента при данной т-ре. Это состояние не всегда совпадает с естественным; так, С. с. простого в-ва фтора при всех т-рах-чистый идеальный газ при 1 атм, состоящий из молекул F2; при этом не учитывается диссоциация F2 на атомы. С. с. может быть разным в разл. температурных интервалах. Для Na, напр., в интервале от 0 до Тпл (370,86 К) С. с. простого в-ва-чистый металлич. Na при 1 атм; в интервале от Тпл до Tкип (1156,15 К)-чистый жидкий Na при 1 атм; выше 1156,15 К-идеальный газ при 1 атм, состоящий исключительно из атомов Na. Т. обр., стандартная энтальпия образования твердого NaF ниже 370,86 К соответствует изменению энтальпии в р-ции Na (тв) + 1/2F2 = = NaF (тв), а в интервале 370,86-1156,15 К соответствует изменению энтальпии в р-ции Na (жидк) + 1/2 F2 = NaF(TB).

С. с. иона в водном р-ре вводится для возможности пересчета экспериментально определяемых энтальпий растворения DaqН0 2О) в энтальпии образования хим. соединения. Так, если известна стандартная энтальпия растворения в воде КСl, а DН0обр+, р-р] и http://www.pora.ru/image/encyclopedia/2/9/7/13297.jpeg [Сl-, р-р]-соотв. энтальпии образования ионов К+ и Сl в С. с. в водном р-ре, то стандартная энтальпия образования КСl м. б. рассчитана по ур-нию: http://www.pora.ru/image/encyclopedia/2/9/8/13298.jpeg[КСl, тв] = = - DaqH020) +http://www.pora.ru/image/encyclopedia/2/9/9/13299.jpeg+, р-р] +http://www.pora.ru/image/encyclopedia/3/0/0/13300.jpeg[Сl-, р-р].

В качестве С. с. иона в водном р-ре, согласно рекомендациям ИЮПАК, принимают состояние данного иона в гипотетич. одномоляльном водном р-ре, в к-ром для рассматриваемого иона энтальпия равна его энтальпии в бесконечно разб. р-ре. Кроме того, принимают, что энтальпия образования иона Н+ в С.с., т.е. http://www.pora.ru/image/encyclopedia/3/0/1/13301.jpeg+, р-р, Н2О] равна нулю. В результате появляется возможность получения относительных стандартных энтальпий образования др. ионов в р-ре на основе наиб. надежных (ключевых) значений энтальпий образования хим. соединений. В свою очередь, полученные значения энтальпий образования ионов в р-ре служат для определения неизвестных энтальпий образования хим. соед. в тех случаях, когда стандартные энтальпии растворения измерены.

С. с. компонентов двух- и многокомпонентных систем вводится как состояние отсчета при расчетах термодинамич. активностей, энергий Гиббса, энтальпий, энтропии смешения (последние три величины в С. с. равны нулю). Возможен т. наз. симметричный выбор С. с., при к-ром в качестве С. с. компонента используется его основное С. с., определенное согласно ИЮПАК. Если многокомпонентная система является жидкой, то и в качестве С. с. компонентов берется их жидкое состояние. Альтернативой служит антисимметричный выбор С. с., когда для р-рителя сохраняется С. с., выбранное согласно рекомендациям ИЮПАК, а для растворенного в-ва А в качестве С. с. выбирается его состояние в р-ре единичной концентрации, обладающим св-вами бесконечно разб. р-ра. Выбор С. с. в этом случае связан с определенной концентрац. шкалой (молярная доля, молярность, моляльность). Антисимметричный выбор С. с. удобен в тех случаях, когда растворенное в-во не существует в данной фазе в чистом виде (напр., НС1 не существует в виде жидкости при комнатной т-ре).

Понятие С. с. введено Г. Льюисом в нач. 20 в.

Лит.: Льюис Дж., Рендалл М., Химическая термодинамика, пер. с англ., М., 1936; Белоусов В. П., Панов М. Ю., Термодинамика водных растворов неэлектролитов, Л., 1983: Воронин Г.Ф., Основы термодинамики, М., 1987, с. 91, 98, 100. М.В. Коробов.






Здоровье и профилактика Акушерство и гинекология Стоматология Красота Зрение Энциклопеди Адреса Реклама
Видео