표준 상태

Standard state
온도 및 압력에 대한 표준 조건 또는 표준 해수면 조건과 혼동해서는 안 된다.

화학에서 물질의 표준 상태(순수 물질, 혼합물 또는 용액)는 다양한 조건에서 특성을 계산하는 데 사용되는 기준점이다.엔탈피 변화(δH°), 엔트로피 변화(δS°), 깁스 자유 에너지 변화(δG°)[1][2] 등의 표준 상태에서의 열역학적 양을 지정하기 위해 대첨자 원 °(도 기호) 또는 플림솔(θ) 문자를 사용한다.도 기호는 널리 보급되어 있지만, 표준에서는 플림솔이 권장되지만, 아래의 조판 방법에 대한 설명을 참조하십시오.

국제순수응용화학연합(IUPAC)은 일반적인 [3]표준상태 세트를 일반용으로 권장하지만 원칙적으로 표준상태 선택은 임의적이다.표준 상태를 [4]가스의 표준 온도 및 압력(STP)이나 분석 [5]화학에 사용되는 표준 용액과 혼동해서는 안 됩니다.STP는 일반적으로 이상적인 기체에 가까운 기체와 관련된 계산에 사용되는 반면, 표준 상태 조건은 열역학적 [6]계산에 사용됩니다.

주어진 물질 또는 물질에 대해 표준 상태는 엔탈피, 엔트로피, 깁스 자유 에너지와 같은 물질의 열역학 상태 특성에 대한 기준 상태이며 다른 많은 물질 표준에 대한 기준 상태입니다.표준 상태의 원소에 대한 엔탈피 생성의 표준 변화는 0이며, 이 규칙을 통해 광범위한 다른 열역학적 양을 계산하고 표로 작성할 수 있습니다.물질의 표준 상태는 본질적으로 존재할 필요가 없습니다. 예를 들어, 이러한 조건에서는 증기가 존재하지 않지만 298.15K와5 10Pa에서 증기의 값을 계산할 수 있습니다.이 방법의 장점은 이러한 방식으로 작성된 열역학 특성 표가 자기 정합적이라는 것입니다.

협정 표준 상태

많은 표준 상태는 종종 "가상 상태"라고 불리는 비물리적 상태입니다.그럼에도 불구하고 열역학적 특성은 일반적으로 이상적인 용액이나 이상 기체 거동과 같은 이상적인 외삽 함수를 사용하여 0 또는 0 농도와 같은 제한 조건부터 특정 조건(일반적으로 단위 농도 또는 압력)까지 또는 경험적 측정에 의해 잘 정의된다.엄밀히 말하면 온도는 표준 상태의 정의에 포함되지 않습니다.그러나 대부분의 열역학량 표는 특정 온도, 가장 일반적으로 298.15K(25.00°C; 77.00°F) 또는 다소 덜 일반적으로 273.15K(0.00°C; 32.00°F)[6]에서 작성된다.

가스

기체의 표준 상태는 기체가 표준 압력에서 이상적인 기체 방정식을 따르는 순수한 물질로서 가질 수 있는 가상의 상태입니다.IUPAC는 10Pa 또는 [7][8]1bar와 동일한5 표준 압력⦵ p 또는 P°를 사용할 것을 권장합니다.어떤 실제 기체도 완벽하게 이상적인 행동을 하지 않지만, 이 표준 상태의 정의를 통해 모든 다른 기체에 대해 일관되게 비이상성을 보정할 수 있습니다.

액체 및 고체

액체 및 고형물의 표준 상태는 단순히 총 10Pa(또는 1bar)의5 압력을 받는 순수한 물질의 상태입니다.대부분의 원소의 경우 δHf⦵ = 0의 기준점은 탄소의 경우 흑연, 주석의 경우 β상(흰 주석)과 같이 원소의 가장 안정적인 동소체에 대해 정의된다.예외는 인의 가장 일반적인 동소체인 백린인데,[9] 이는 전이성이라는 사실에도 불구하고 표준 상태로 정의된다.

솔루츠

용액 중 물질(용질)의 경우 표준 상태 C°는 보통 표준 상태 몰리티 또는 양 농도에서 가질 수 있지만 무한 희석 거동(용질-용질 상호작용이 없지만 용질-용질 상호작용이 [8]존재하는 경우)을 나타내는 가상 상태로 선택된다.이러한 특이한 정의의 이유는 무한 희석 한계에서의 용질의 거동이 이상적인 기체에 대한 방정식과 매우 유사한 방정식으로 설명되기 때문입니다.따라서 무한희석거동을 표준상태로 함으로써 이상적이지 않은 보정을 모든 다른 용질에서 일관되게 할 수 있다.표준 상태 몰러리티는 1 mol/kg이고 표준 상태 몰러리티는 1 mol/dm입니다3.

다른 선택도 가능합니다.예를 들어 실제 수용액 중 수소이온에 대해 10mol/L의−7 표준상태 농도를 사용하는 것은 [10][11]생화학 분야에서는 일반적이다.전기화학 등의 다른 응용 분야에서는 표준 농도(종종 1mol/dm3)[12]에서 표준 상태를 실제 용액의 상태로 선택하기도 합니다.활성 계수는 규약에서 규약으로 전환되지 않으므로 해법을 설명하기 전에 표준 열역학 성질의 표 구성에 사용된 규약을 알고 이해하는 것이 매우 중요합니다.

흡착제

표면에 흡착된 분자에 대해서는 가상 표준 상태에 기초한 다양한 규칙이 제안되어 왔다.특정 부위에서 발생하는 흡착(Langmuir 흡착 등온도)의 경우 가장 일반적인 표준 상태는 θ° = 0.5의 상대적 커버리지이다. 이 선택은 구성 엔트로피 항의 취소를 초래하고 표준 상태(일반 오류)[13]를 포함하지 않는 것과도 일치하기 때문이다.θ° = 0.5를 사용하는 장점은 구성 항이 취소되고 열역학 분석에서 추출된 엔트로피는 따라서 벌크 위상(가스 또는 액체)과 흡착 상태 사이의 내부 변화를 반영한다는 것이다.상대적인 커버리지 기반 표준 상태와 추가 컬럼에 절대 커버리지 기반 표준 상태를 모두 바탕으로 값을 표로 작성하면 이점이 있을 수 있다.2D 가스 상태에 대해서는 이산 상태의 복잡성이 발생하지 않으며, 3D 가스 [13]단계와 마찬가지로 절대 밀도 기준 표준 상태가 제안되었습니다.

조판

19세기 개발 당시, 플림솔 기호()⦵는 표준 [14]국가의 0이 아닌 성질을 나타내기 위해 채택되었다.IUPAC는 물리화학에서의 수량, 단위 및 기호 제3판에서 플림솔 마크 대신 도 기호(°)로 보이는 기호를 권장합니다.동일한 출판물에서 플림솔 마크는 수평 스트로크와 [15]도 기호를 조합하여 구성된 것으로 보인다.비슷한 기호의 범위는 문학에서:배출된 소문자 편지 O바가 어디에는 원(.mw-parser-output{font-family:수평 BAR 함께 monospace,monospace}U+29B5⦵ CIRCLE .monospaced)의 한계를 넘거나 원에 둘러싸여 있는 수평 바, d와 어깨 글자의 0(0)[17]거나 원(제일의 것이다)[16]사용된다반(U+2296 ⊖ CIRCLED MINUS)[18][19]의 원 Ividing.용기에서 사용되는 플림솔 기호와 비교할 때 수평 막대는 원의 경계를 벗어나야 합니다. 기호가 그리스 문자 Theta(대문자 θ 또는 θ, 소문자 ).)와 혼동되지 않도록 주의해야 합니다.

물리화학의 수량, 단위 및 기호 개정판 제작에 참여한 Ian M. Mills는 0^{이 "표준 상태"를 나타내는 동등한 대안이라고 제안했지만, 같은 기사에서 [19]도 기호(°)가 사용되고 있다.학위 기호는 최근 몇 [20][21][22]년 동안 일반, 무기 및 물리 화학 교과서에서 널리 사용되고 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  • 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" (PDF). Pure Appl. Chem. 54 (6): 1239–50. doi:10.1351/pac198254061239. S2CID 53868401.
  • IUPAC–IUB–IUPAB Interunion Commission of Biothermodynamics (1976). "Recommendations for measurement and presentation of biochemical equilibrium data". J. Biol. Chem. 251 (22): 6879–85. doi:10.1016/S0021-9258(17)32917-4.
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  22. ^ Chang, Raymond; Thoman, Jr., John W. (2014). Physical Chemistry for the Chemical Sciences. New York: University Science Books. p. 101. The symbol for a standard state is a 'circle' superscript