Термодинамични стандарти. Елементи на химичната термодинамика и кинетика Стандартно агрегатно състояние

24.11.202227.05.2017

Основните термодинамични функции, използвани в металургичните изчисления, са вътрешната енергия U,енталпия н, ентропия С, както и най-важните им комбинации: изобарно-изотермично G = H - TSи изохорно-изотермични F = U - TSпотенциали, намален потенциал Ф = -G/T.

Според теоремата на Нернст за ентропияЕстествената отправна точка е нула градуса по скалата на Келвин, при която ентропията на кристалните вещества е нула. Следователно, от формална гледна точка, по принцип винаги е възможно да се измери или изчисли абсолютната стойност на ентропията и да се използва за количествени термодинамични оценки. Тоест, ентропията не създава никакви трудности в практиката на извършване на числени термодинамични изчисления.

И тук вътрешна енергияняма естествен произход и неговата абсолютна стойност просто не съществува. Същото важи и за всички други термодинамични функции или потенциали, тъй като те са линейно свързани с вътрешната енергия:

H = U + PV;

F = U - TS;

G = H - TS = U - TS + PV;

Е= -G/T = S - H/T = S -(U+PV)/T.

Следователно ценностите U, H, F, GИ Ена термодинамична система, поради несигурността на референтната точка, може да се установи само до константи. Този факт не води до фундаментални усложнения, т.к за решаване на всички проблеми с приложението достатъчно, за да знампромяна количестватермодинамични функции при промяна на температура, налягане, обем, по време на фазови и химични трансформации.

Но за да могат да се извършват реални изчисления, беше необходимо да се приемат определени споразумения (стандарти) за недвусмислен избор на определени константи и да се установят единни правила за изчисляване на началните стойности на термодинамичните функции за всички вещества, открити в природата. Поради линейната зависимост на термодинамичните функции з, Е, Ж, Еот вътрешна енергия U Това достатъчнонаправете само за една от тези функции. Наистина се случи отправната точка за стойностите е унифициранаенталпия . Направих го чрез приписване на нулева стойност на енталпиите на определени вещества в определени състояния при точно определени физически условия,които се наричат стандартни вещества, стандартни условияИ стандартни състояния.

По-долу е най-често срещаният набор от обсъждани споразумения, както се препоръчва от Международната комисия по термодинамика към Международния съюз за чиста и приложна химия (IUPAC). Този набор може да се нарече термодинамични стандарти, както е практически установено в съвременната литература по химична термодинамика.

Стандартни условия

Според теоремата на Нернст естествената референтна точка за ентропията или естествената стандартна температура е нула градуса по скалата на Келвин, при която ентропиите на веществата са нула. Някои справочници, публикувани предимно в СССР, използват като стандартна температура 0 К. Въпреки голямата си логика от физико-математична гледна точка, тази температура не се използва широко като стандартна температура. Това се дължи на факта, че при ниски температури зависимостта на топлинния капацитет от температурата е много сложна и не е възможно да се използват достатъчно прости полиномиални приближения за нея.

Стандартните физически условия съответстват на налягане от 1 atm(1 физическа атмосфера = 1,01325 бара)и температура 298,15 К(25° СЪС). Смята се, че такива условия най-точно отговарят на действителните физически условия в химическите лаборатории, в които се извършват термохимични измервания.

Стандартни вещества

В природата всички изолирани, независими вещества, наречени индивидуални в термодинамиката , се състоят от чисти елементи от таблицата на Д. И. Менделеев или са получени от химични реакции между тях. Ето защо достатъчно условиеза установяване на референтна рамка за термодинамични величини е изборът на енталпии само за химични елементи като прости вещества. Прието е, че енталпиите на всички елементи в техните стандартни състояния са нула при стандартни условия – температура и налягане. Следователно химичните елементи в термодинамиката също се наричат стандартни вещества.

Всички останали вещества се считат за съединения, получени чрез химични реакции между стандартни вещества (химични елементи в стандартно състояние). Те се наричат „ отделни вещества " Отправната точка за енталпиите за химични съединения (както и за елементи в нестандартни състояния) се приема за енталпия на реакцията на тяхното образуване от стандартни вещества, сякаш се извършва при стандартни условия. Всъщност, разбира се, топлинният ефект (енталпията) на реакцията се определя експериментално при реални условия и след това се преизчислява до стандартни условия. Тази стойност се приема като стандартна енталпия на образуване химично съединение като индивидуално вещество.

При практически изчисления трябва да се помни, че в термохимията следното се приема като стандарт правило на знаците за характеризиране на енталпията. Ако по време на образуването на химично съединение топлината откроява, знакът е избран " минус” – загуба на топлина за системата по време на изотермичен процес. Ако е необходима топлина за образуване на химично съединение усвоени, знакът е избран " плюс” – към системата се подава топлина от околната среда за поддържане на изотермичност.

Стандартни състояния

За такова състояние се избира равновесното, т.е. най-стабиленформа на съществуване (състояние на агрегация, молекулярна форма) химичен елемент при стандартни условия.Например, това са елементи в твърдо състояние - олово,  въглерод под формата на графит, в течна форма - живак и бром, двуатомни молекули на газообразен азот или хлор, едноатомни благородни газове и др.

Стандартни обозначения

За обозначаване на всяко термодинамично свойство, изчислено при стандартно налягане от стандартна стойност и следователно наречено стандартен имот, използва се десният горен индекс 0 (нула) на символа. Че имотът е зачетен от избрания стандарт, се обозначава със символа “” пред алгебричния символ на термодинамичната функция. Температурата, на която съответства стойността на функцията, често се дава като десен индекс. Например, стандартна енталпиявещества при 298,15 K се означава като

Стандартните енталпии на отделните вещества се приемат като топлина на тяхното образуване чрез химични реакции от стандартни вещества в стандартно състояние. Следователно, термодинамичните функции понякога се обозначават с долния индекс f(от английски образуване- образование):

За разлика от енталпията, ентропията се изчислява по нейната абсолютна стойност при всяка температура. Следователно в обозначението на ентропията няма знак "":
стандартна ентропиявещества при 298,15 K, стандартна ентропия при температура T.

Стандартни свойства на веществата при стандартни условия, т.е. стандартни термодинамични функциисъбрани в таблици с термохимични количества и публикувани като справочници на термохимичните количества на отделните вещества.

Изобарните процеси най-често се срещат в действителност, тъй като технологичните процеси са склонни да се извършват в устройства, комуникиращи с атмосферата. Следователно справочниците с термохимични данни в по-голямата си част съдържат как необходимо и достатъчноинформация за изчисляване на всяка термодинамична функция, количество

Ако са известни стойностите на стандартната абсолютна ентропия и енталпия на образуване, както и зависимост на топлинния капацитет от температурата, тогава могат да се изчислят стойностите или промените в стойностите на всички други термодинамични функции.

Дълго време физиците и представителите на други науки имаха начин да опишат това, което наблюдаваха в хода на своите експерименти. Липсата на общо мнение и наличието на голям брой извадени от нищото термини доведе до объркване и недоразумения сред колегите. С течение на времето всеки клон на физиката придобива свои собствени установени определения и мерни единици. Така се появиха термодинамичните параметри, които обясняват повечето от макроскопичните промени в системата.

Определение

Параметрите на състоянието или термодинамичните параметри са редица физически величини, които заедно и всяка поотделно могат да характеризират наблюдаваната система. Те включват понятия като:

температура и налягане;
концентрация, магнитна индукция;
ентропия;
енталпия;
Енергиите на Гибс и Хелмхолц и много други.

Има интензивни и екстензивни параметри. Екстензивни са тези, които са в пряка зависимост от масата на термодинамичната система, а интензивни са тези, които се определят от други критерии. Не всички параметри са еднакво независими, следователно, за да се изчисли равновесното състояние на системата, е необходимо да се определят няколко параметъра наведнъж.

Освен това има някои терминологични разногласия между физиците. Една и съща физическа характеристика може да бъде наречена от различни автори или процес, или координата, или количество, или параметър, или дори просто свойство. Всичко зависи от това в какво съдържание ученият го използва. Но в някои случаи има стандартизирани препоръки, които съставителите на документи, учебници или заповеди трябва да спазват.

Класификация

Има няколко класификации на термодинамичните параметри. И така, въз основа на първата точка вече е известно, че всички количества могат да бъдат разделени на:

екстензивни (добавъчни) - такива вещества се подчиняват на закона за добавяне, тоест тяхната стойност зависи от количеството на съставките;
интензивни - те не зависят от това колко от веществото е взето за реакцията, тъй като те се изравняват по време на взаимодействие.

Въз основа на условията, при които се намират веществата, които изграждат системата, количествата могат да бъдат разделени на такива, които описват фазови реакции и химични реакции. Освен това трябва да се вземат предвид реагентите. Те могат да бъдат:

термомеханични;
топлофизични;
термохимичен.

В допълнение, всяка термодинамична система изпълнява специфична функция, така че параметрите могат да характеризират работата или топлината, получена в резултат на реакция, и също така позволяват да се изчисли енергията, необходима за прехвърляне на масата на частиците.

Променливи на състоянието

Състоянието на всяка система, включително термодинамична, може да се определи чрез комбинация от нейните свойства или характеристики. Всички променливи, които са напълно определени само в определен момент от времето и не зависят от това как точно системата е стигнала до това състояние, се наричат термодинамични параметри (променливи) на състоянието или функции на състоянието.

Една система се счита за стационарна, ако променливите функции не се променят с времето. Единият вариант е термодинамичното равновесие. Всяка, дори и най-малката промяна в системата вече е процес и може да съдържа от един до няколко променливи параметри на термодинамично състояние. Последователността, в която състоянията на една система непрекъснато се трансформират едно в друго, се нарича „път на процеса“.

За съжаление все още съществува объркване с термините, тъй като една и съща променлива може да бъде или независима, или резултат от добавянето на няколко системни функции. Следователно термини като „функция на състоянието“, „параметър на състоянието“, „променлива на състоянието“ могат да се разглеждат като синоними.

температура

Един от независимите параметри на състоянието на термодинамичната система е температурата. Това е величина, която характеризира количеството кинетична енергия на единица частици в термодинамична система в състояние на равновесие.

Ако подходим към определението на понятието от гледна точка на термодинамиката, тогава температурата е величина, обратно пропорционална на промяната в ентропията след добавяне на топлина (енергия) към системата. Когато системата е в равновесие, стойността на температурата е една и съща за всички нейни „участници“. Ако има температурна разлика, тогава енергията се отделя от по-горещото тяло и се абсорбира от по-студеното.

Има термодинамични системи, в които при добавяне на енергия безпорядъкът (ентропията) не се увеличава, а напротив, намалява. Освен това, ако такава система взаимодейства с тяло, чиято температура е по-висока от нейната, тогава тя ще предаде кинетичната си енергия на това тяло, а не обратното (въз основа на законите на термодинамиката).

налягане

Налягането е количество, което характеризира силата, действаща върху тялото, перпендикулярно на повърхността му. За да се изчисли този параметър, е необходимо цялото количество сила да се раздели на площта на обекта. Единиците за тази сила ще бъдат паскали.

При термодинамичните параметри газът заема целия достъпен за него обем, а освен това молекулите, които го изграждат, непрекъснато се движат хаотично и се сблъскват една с друга и със съда, в който се намират. Именно тези удари предизвикват натиска на веществото върху стените на съда или върху тялото, което е поставено в газа. Силата се разпределя равномерно във всички посоки именно поради непредсказуемото движение на молекулите. За да се увеличи налягането, е необходимо да се повиши температурата на системата и обратно.

Вътрешна енергия

Основните термодинамични параметри, които зависят от масата на системата, включват вътрешна енергия. Състои се от кинетична енергия, причинена от движението на молекулите на веществото, както и потенциална енергия, която се появява, когато молекулите взаимодействат една с друга.

Този параметър е недвусмислен. Тоест, стойността на вътрешната енергия е постоянна всеки път, когато системата е в желаното състояние, независимо от това как то (състоянието) е постигнато.

Невъзможно е да се промени вътрешната енергия. Състои се от топлината, генерирана от системата, и работата, която тя произвежда. За някои процеси се вземат предвид и други параметри, като температура, ентропия, налягане, потенциал и брой молекули.

Ентропия

Вторият закон на термодинамиката гласи, че ентропията не намалява. Друга формулировка постулира, че енергията никога не се прехвърля от тяло с по-ниска температура към тяло с по-висока температура. Това от своя страна отрича възможността за създаване на вечен двигател, тъй като е невъзможно да се прехвърли цялата налична енергия на тялото в работа.

Самото понятие „ентропия“ е въведено в употреба в средата на 19 век. Тогава се възприемаше като промяна в количеството топлина спрямо температурата на системата. Но такова определение е подходящо само за процеси, които са постоянно в състояние на равновесие. От това можем да направим следния извод: ако температурата на телата, които съставляват системата, клони към нула, тогава ентропията ще бъде нула.

Ентропията като термодинамичен параметър на състоянието на газ се използва като индикация за мярката за безпорядък, хаотично движение на частици. Използва се за определяне на разпределението на молекулите в определена област и съд или за изчисляване на електромагнитната сила на взаимодействие между йони на дадено вещество.

Енталпия

Енталпията е енергия, която може да се преобразува в топлина (или работа) при постоянно налягане. Това е потенциалът на система, която е в състояние на равновесие, ако изследователят знае нивото на ентропията, броя на молекулите и налягането.

Ако е посочен термодинамичният параметър на идеален газ, вместо енталпия се използва формулировката „енергия на разширената система“. За да улесните обяснението на тази стойност, можете да си представите съд, пълен с газ, който е равномерно компресиран от бутало (например двигател с вътрешно горене). В този случай енталпията ще бъде равна не само на вътрешната енергия на веществото, но и на работата, която трябва да се извърши, за да доведе системата до необходимото състояние. Промяната на този параметър зависи само от началното и крайното състояние на системата, като пътят, по който ще бъде получен, няма значение.

Енергия на Гибс

Термодинамичните параметри и процеси в по-голямата си част са свързани с енергийния потенциал на веществата, които изграждат системата. Така енергията на Гибс е еквивалентна на общата химическа енергия на системата. Той показва какви промени ще настъпят по време на химичните реакции и дали веществата изобщо ще взаимодействат.

Промяната на количеството енергия и температура на система по време на реакция засяга понятия като енталпия и ентропия. Разликата между тези два параметъра ще се нарича енергия на Гибс или изобарно-изотермичен потенциал.

Минималната стойност на тази енергия се наблюдава, ако системата е в равновесие и налягането, температурата и количествата на веществото остават непроменени.

Енергия на Хелмхолц

Енергията на Хелмхолц (според други източници - просто свободна енергия) представлява потенциалното количество енергия, което ще бъде загубено от системата при взаимодействие с тела извън нея.

Концепцията за свободната енергия на Хелмхолц често се използва, за да се определи каква максимална работа може да извърши дадена система, тоест колко топлина ще бъде освободено, когато веществата преминават от едно състояние в друго.

Ако системата е в състояние на термодинамично равновесие (т.е. не извършва никаква работа), тогава нивото на свободната енергия е минимално. Това означава, че промени в други параметри, като температура, налягане и брой частици, също не се случват.

ЕЛЕМЕНТИ НА ХИМИЧНАТА ТЕРМОДИНАМИКА И КИНЕТИКА

Термодинамични системи: определение, класификация на системи (изолирани, затворени, отворени) и процеси (изотермични, изобарни, изохорни). Стандартно състояние.

Термодинамика –това е наукаизучаване на общите закономерности на процесите, придружени от освобождаване, абсорбция и трансформация на енергия.

Химическа термодинамикаизучава взаимните трансформации на химическата енергия и другите й форми - топлинна, светлинна, електрическа и др., установява количествените закономерности на тези преходи, а също така дава възможност да се предвиди стабилността на веществата при дадени условия и способността им да влизат в определени химична реакция. Термохимията, която е клон на химическата термодинамика, изучава топлинните ефекти на химичните реакции.

Обектът на термодинамично разглеждане се нарича термодинамична система или просто система.

Система е всеки естествен обект, състоящ се от голям брой молекули (структурни единици) и отделен от други природни обекти чрез реална или въображаема гранична повърхност (интерфейс).

Състоянието на системата е набор от свойства на системата, които ни позволяват да дефинираме системата от гледна точка на термодинамиката.

Видове термодинамични системи:

I. По естеството на обмена на материя и енергия с околната среда:

Изолирана система не обменя нито материя, нито енергия с околната среда (Δm = 0; ΔE = 0) - термос, колба на Дюар.

Адиабатно изолиран - невъзможен е обмен на топлинна енергия с външната среда, възможен е обмен на материя.

2. Затворена система – не обменя вещество с околната среда, но може да обменя енергия (затворена колба с реактиви).

3. Отворена система – може да обменя както материя, така и енергия с околната среда (човешкото тяло).

Една и съща система може да бъде в различни състояния. Всяко състояние на системата се характеризира с определен набор от стойности на термодинамичните параметри. Термодинамичните параметри включват температура, налягане, плътност, концентрация и др. Промяната в поне един термодинамичен параметър води до промяна в състоянието на системата като цяло. Когато термодинамичните параметри са постоянни във всички точки на системата (обем), термодинамичното състояние на системата се нарича равновесие.

II. Според агрегатното състояние:

1. Хомогенна - липсата на резки промени във физичните и химичните свойства по време на прехода от една област на системата към друга (състои се от една фаза).

2. Хетерогенни - две или повече хомогенни системи в една (състои се от две или повече фази).

Фазата е част от система, която е хомогенна във всички точки по състав и свойства и е отделена от другите части на системата чрез интерфейс. Пример за хомогенна система е воден разтвор. Но ако разтворът е наситен и на дъното на съда има солни кристали, тогава разглежданата система е хетерогенна (има фазова граница). Друг пример за хомогенна система е обикновената вода, но водата с плаващ в нея лед е хетерогенна система.

Фазов преход - фазови трансформации (топене на лед, кипене на вода).

Термодинамичен процес- преход термодинамична системаот едно състояние в друго, което винаги е свързано с нарушение равновесиесистеми.

Например, за да намалите обема на газа, съдържащ се в съд, трябва да натиснете бутало. В този случай газът ще бъде компресиран и на първо място ще се увеличи налягането на газа в близост до буталото - равновесието ще бъде нарушено. Дисбалансът ще бъде по-голям, колкото по-бързо се движи буталото. Ако движите буталото много бавно, тогава равновесието е леко нарушено и налягането в различни точки се различава малко от равновесната стойност, съответстваща на даден обем газ. В границите, при безкрайно бавно компресиране, налягането на газа ще има определена стойност във всеки момент от времето. Следователно, състоянието на газа ще бъде в равновесие през цялото време, така че един безкрайно бавен процес ще се окаже, че се състои от последователност от равновесни състояния. Този процес се нарича равновесни или квазистатични.

Един безкрайно бавен процес е абстракция. На практика процес, който протича толкова бавно, може да се счита за квазистатичен, че отклоненията на стойностите на параметрите от равновесните стойности са незначителни. Когато посоката на равновесния процес се промени (например, замяна на компресията на газа с разширение), системата ще премине през същите равновесни състояния, както по време на движението напред, но в обратен ред. Следователно равновесните процеси се наричат още обратими. Процесът, при който системата след поредица от промени се връща в първоначалното си състояние, се нарича кръгов процес или цикъл. Концепциите за равновесно състояние и обратим процес играят важна роля в термодинамиката. Всички количествени заключения на термодинамиката са приложими само за равновесни състояния и обратими процеси.

Класификация на термодинамичните процеси:

Изотермична - постоянна температура – T= конст

Изобарно - постоянно налягане – стр= конст

Изохоричен - постоянен обем – V= конст

Адиабатен - липса на топлообмен между системата и външната среда – г Q=0

Стандартно състояние- В химическа термодинамикаусловно приети състояния на отделни вещества и компоненти на разтвори по време на оценката термодинамични величини.

Необходимостта от въвеждане на „стандартни състояния” се дължи на факта, че термодинамичните закони не описват достатъчно точно поведението на реалните вещества, когато количествената характеристика е наляганеили концентрация. Стандартните състояния са избрани от съображения за удобство на изчисленията и могат да се променят при преминаване от един проблем към друг.

В стандартни състояния стойностите на термодинамичните величини се наричат "стандартни" и се обозначават с нула в горния индекс, например: G0, H0, m0 са съответно стандартни Енергия на Гибс, енталпия, химичен потенциалвещества. Вместо натиск в термодинамични уравненияЗа идеални газовеи разтвори се използва летливост, а вместо концентрация се използва активност.

Комисия по термодинамика Международен съюз по чиста и приложна химия(IUPAC) дефинира, че стандартното състояние е състоянието на системата, произволно избрано като стандарт за сравнение. Комисията предложи следните стандартни състояния на веществата:

За газовата фаза това е (предполагаемото) състояние химически чисто веществов газова фаза при стандартно налягане от 100 kPa (до 1982 г. - 1 стандартна атмосфера, 101,325 Pa, 760 mm Hg), което предполага наличието на свойства идеален газ.

За чиста фаза, смес или разтворител в течност или твърдо вещество агрегатно състояние- това е състоянието на химически чисто вещество в течна или твърда фаза при стандартно налягане.

За разтвор това е (прието) състояние на разтвореното вещество със стандарт молалност 1 mol/kg, при стандартно налягане или стандартна концентрация, въз основа на условията, при които разтворът се разрежда за неопределено време.

За химически чисто вещество това е вещество в ясно определено агрегатно състояние при ясно определено, но произволно стандартно налягане.

Дефиницията на IUPAC за стандартно състояние не включва стандартна температура, въпреки че стандартната температура често се нарича 25 °C (298,15 K).

7. Скорост на реакция: средна и истинска. Закон за масовото действие.

Имаме най-голямата информационна база данни в RuNet, така че винаги можете да намерите подобни заявки

Зависимост на скоростта на реакцията от концентрацията. Молекулярност на елементарен реакционен акт. Ред на реакция. Кинетични уравнения на реакции от първи и нулев ред. Период на полуразпад.

Зависимост на скоростта на реакцията от температурата. Температурен коефициент на скорост на реакцията и неговите характеристики за биохимични процеси. Активираща енергия.

Катализата е хомогенна и хетерогенна. Ензимна катализа. Уравнение на Михаелис-Ментен.

Химически баланс. Обратими и необратими реакции.

Данък върху maino. Туристическа такса. Такса за паркомясто за МПС

Платци на данъка са физически и юридически лица, включително чуждестранни лица, които са органи по проектите за неприкосновеност на живота.Платците на събирането са юридически лица, техните клонове (клонове, представителства)

селско стопанство

Класификация на културите по ботанически и биологични характеристики. Формиране на структурата на посевните площи. Земеделска техника. Биологични и ботанически особености.

Основи на науката за вибрациите. Практически роботи

Първоначално ръководство за задания за студенти от катедрата по трудово обучение и специалност 5.01010301 „Технологично съзнание“. Наръчникът съдържа обобщение на тринадесет типични практически операции и ви позволява да получите информация и различни знания за основните храни: храни, мощност и методи за обработка на материали.

Материална отговорност за посегателства върху собственост и личност

Елементи и равностойни части на системата за безопасност на предприятието. Началник служба за сигурност. Режим на защитен достъп. Екстремна психология.

Курсова работа по темата „Основи на роботите на компютър“ На тема: Обекти на Windows OS. Киев 2015 г

Автор: Химическа енциклопедия Н. С. Зефиров

СТАНДАРТНО СЪСТОЯНИЕв химическата термодинамика, състоянието на система, избрана като референтно състояние при оценяване на термодинамични величини. Необходимостта от избор на СТАНДАРТНО СЪСТОЯНИЕ c. поради факта, че abs не може да се изчисли в рамките на химичната термодинамика. стойности на енергиите на Гибс, химични потенциали, енталпии и други термодинамични величини за дадено вещество; изчислението е възможно само се отнася. стойности на тези количества в дадено състояние в сравнение със стойността им в СТАНДАРТНОТО СЪСТОЯНИЕ p.

СТАНДАРТНО СЪСТОЯНИЕ c. избрани за удобство на изчисленията; може да се промени, докато преминавате от една задача към друга. Стойности на термодинамичните величини в СТАНДАРТНОТО СЪСТОЯНИЕ Стр. се наричат стандартни и обикновено се обозначават с нула отгоре. индекс, например G 0 , H 0 , m 0 - съответно стандартна енергия на Гибс, енталпия, химичен потенциал на веществото. За химическа реакция D G 0, D H 0, D S 0 са равни на промените съответно G 0, H 0 и S 0 на реагиращата система по време на прехода от изходните вещества към СТАНДАРТНОТО СЪСТОЯНИЕ c. към реакционните продукти в СТАНДАРТНО СЪСТОЯНИЕ p.

СТАНДАРТНО СЪСТОЯНИЕ c. характеризиращ се със стандартни условия: налягане p 0, температура T 0, състав (моларна фракция x 0). Комисията по термодинамика на IUPAC (1975) дефинира СТАНДАРТНОТО СЪСТОЯНИЕ p. за всички газообразни вещества, чистото вещество (x 0 = 1) е в състояние на идеален газ с налягане p 0 = 1 atm (1,01 10 5 Pa) при всяко фиксирано. температура. За твърди и течни вещества основното СТАНДАРТНО СЪСТОЯНИЕ е състоянието на чисто (x 0 = 1) вещество под външно налягане p 0 = 1 atm. В дефиницията на СТАНДАРТНО УСЛОВИЕ стр. IUPAC T 0 не е включен, въпреки че често се посочва, че стандартната температура е 298,15 K.

Мн. Газовете при налягане от 1 atm не могат да се считат за идеален газ. СТАНДАРТНО СЪСТОЯНИЕ c. в тези случаи не реални, а някои хипотетични. състояние. Подобен чл. избор СТАНДАРТНО СЪСТОЯНИЕ стр. обяснява се с простотата на изчисленията на термодинамичните функции за идеален газ.

За процеса на образуване на химично съединение от прости вещества стандартните енергии на Гибс, енталпията, ентропията са дадени в термодинамичните справочници

За да се определят тези количества, се избират някои прости вещества, за които по дефиниция са изпълнени следните условия: = 0, =0, = 0. Като СТАНДАРТНО СЪСТОЯНИЕ p. за прости вещества се взема стабилната фаза и химичното състояние на елемента при дадена температура. Това състояние не винаги съвпада с естественото; така, СТАНДАРТНО УСЛОВИЕ c. простото вещество флуор при всички температури е чист идеален газ при 1 atm, състоящ се от F 2 молекули; в този случай дисоциацията на F 2 на атоми не се взема предвид. СТАНДАРТНО СЪСТОЯНИЕ c. могат да бъдат различни в различни температурни диапазони. За Na, например, в диапазона от 0 до T pl (370,86 K) СТАНДАРТНО СЪСТОЯНИЕ c. просто вещество - чист метал. Na при 1 atm; в диапазона от T pl до T bp (1156,15 K) - чист течен Na при 1 atm; над 1156,15 K е идеален газ при 1 atm, състоящ се изключително от Na атоми. Така стандартната енталпия на образуване на твърд NaF под 370,86 K съответства на промяната в енталпията в реакцията Na (s) + 1 / 2 F 2 = NaF (s), а в диапазона 370,86-1156,15 K съответства на промяна енталпия в реакцията Na (течност) + 1 / 2 F 2 = NaF (TB).

СТАНДАРТНО СЪСТОЯНИЕ c. йон във воден разтвор се въвежда, за да стане възможно преизчисляването на експериментално определената енталпия на разтваряне D aq H 0 (H 2 O) в енталпията на образуване на химично съединение. Така че, ако стандартната енталпия на разтваряне на KCl във вода е известна и D H 0 arr [K +, разтвор] и [Cl -, разтвор] - съответно, енталпията на образуване на K + и Cl йони в СТАНДАРТНОТО СЪСТОЯНИЕ c . във воден разтвор, тогава стандартната енталпия на образуване на KCl може да се изчисли по уравнението: [KCl, tv] = = - D aq H 0 (H 2 0) + [K +, разтвор] + [Cl -, разтвор ].

Като СТАНДАРТНО УСЛОВИЕ стр. йон във воден разтвор, съгласно препоръките на IUPAC, състоянието на този йон се приема за хипотетично. едномоларен воден разтвор, в който енталпията на въпросния йон е равна на неговата енталпия в безкрайно разреден разтвор. Освен това се приема, че енталпията на образуване на Н + йон в СТАНДАРТНО СЪСТОЯНИЕ е c., т.е. [H +, разтвор, H 2 O] е нула. В резултат на това става възможно да се получат относителни стандартни енталпии на образуване на други йони в разтвор въз основа на най-надеждните (ключови) стойности на енталпиите на образуване на химични съединения. От своя страна получените стойности на енталпиите на образуване на йони в разтвор служат за определяне на неизвестните енталпии на образуване на химично съединение в случаите, когато се измерват стандартни енталпии на разтваряне.

СТАНДАРТНО СЪСТОЯНИЕ c. компоненти на дву- и многокомпонентни системи се въвежда като референтно състояние при изчисляване на термодинамични активности, енергии на Гибс, енталпии, ентропия на смесване (последните три стойности в СТАНДАРТНОТО СЪСТОЯНИЕ са равни на нула). Възможен е така нареченият симетричен избор на СТАНДАРТНО СЪСТОЯНИЕ с. при което, като СТАНДАРТНО СЪСТОЯНИЕ с. компонентът се използва в основното си СТАНДАРТНО СЪСТОЯНИЕ c., определено съгласно IUPAC. Ако многокомпонентната система е течна, тогава като СТАНДАРТНО СЪСТОЯНИЕ p. компоненти се взема тяхното течно състояние. Алтернатива е антисиметричният избор на СТАНДАРТНО СЪСТОЯНИЕ c., когато за разтворителя се запазва СТАНДАРТНОТО СЪСТОЯНИЕ c., избрано съгласно препоръките на IUPAC, а за разтвореното вещество А като СТАНДАРТНО СЪСТОЯНИЕ c. състоянието му се избира в разтвор с единична концентрация, който има свойствата на безкрайно разреден разтвор. Изберете СТАНДАРТНО СЪСТОЯНИЕ стр. в този случай е свързано с определена концентрация. мащаб (моларна фракция, моларност, молалност). Антисиметрична селекция СТАНДАРТНО УСЛОВИЕ p. удобно в случаите, когато разтвореното вещество не съществува в дадена фаза в чист вид (например HCl не съществува като течност при стайна температура).

Концепцията за СТАНДАРТНО СЪСТОЯНИЕ Стр. въведен от Г. Луис в нач. 20-ти век

Литература: Lewis J., Randall M., Chemical Thermodynamics, trans. от англ., М., 1936; Белоусов В.П., Панов М.Ю., Термодинамика на водни разтвори на неелектролити, Л., 1983: Воронин Г.Ф., Основи на термодинамиката, М., 1987, стр. 91, 98, 100. М.В. Коробов.

Химическа енциклопедия. Том 4 >>

Конвенционално приети състояния на отделни вещества и компоненти на разтвори при оценка на термодинамичните величини.

Необходимостта от въвеждане на „стандартни състояния“ се дължи на факта, че термодинамичните закони не описват достатъчно точно поведението на реалните вещества, когато налягането или концентрацията служат като количествена характеристика. Стандартните състояния са избрани от съображения за удобство на изчисленията и могат да се променят при преминаване от един проблем към друг.

В стандартни състояния стойностите на термодинамичните величини се наричат „стандартни“ и се обозначават с нула в горния индекс, например: G 0, H 0, m 0 са съответно стандартната енергия на Гибс, енталпията и химичния потенциал на веществото. Вместо налягане, летливост (летливост) се използва в термодинамичните уравнения за идеални газове и разтвори, а активността се използва вместо концентрация.

Стандартът IUPAC гласи

Комисията по термодинамика на Международния съюз за чиста и приложна химия (IUPAC) определи, че стандартното състояние е състоянието на системата, произволно избрано като стандарт за сравнение. Комисията предложи следните стандартни състояния на веществата:

За газовата фаза това е (предполагаемото) състояние на химически чисто вещество в газовата фаза при стандартно налягане от 100 kPa (до 1982 г. - 1 стандартна атмосфера, 101,325 Pa, 760 mmHg), което предполага наличието на идеални газови свойства .
За чиста фаза, смес или разтворител в течно или твърдо агрегатно състояние, това е състоянието на химически чисто вещество в течна или твърда фаза при стандартно налягане.
За разтвор това е (предполагаемото) състояние на разтвореното вещество със стандартна молалност от 1 mol/kg, при стандартно налягане или стандартна концентрация, като се приема, че разтворът е безкрайно разреден.
За химически чисто вещество това е вещество в ясно определено агрегатно състояние при ясно определено, но произволно стандартно налягане.