ప్రామాణిక స్థితి
రసాయన శాస్త్రంలో, ఒక పదార్థం (స్వచ్ఛమైన పదార్ధం గానీ మిశ్రమం గానీ ద్రావణం గానీ) యొక్క ప్రామాణిక స్థితి అనేది వివిధ పరిస్థితులలో దాని లక్షణాలను లెక్కించడానికి ఉపయోగించే ఒక రిఫరెన్సు పాయింటు. ప్రామాణిక స్థితిలో ఎంథాల్పీలో మార్పు (Δ H °), ఎంట్రోపీలో మార్పు (Δ S °) లేదా గిబ్స్ ఉచిత శక్తి (Δ G °) మార్పు వంటి థర్మోడైనమిక్ పరిమాణాలను సూచించడానికి సూపర్‌స్క్రిప్ట్ సర్కిల్ ° (డిగ్రీ చిహ్నం) లేదా ప్లిమ్‌సోల్ (⦵) కారెక్టరును ఉపయోగిస్తారు. [1] [2] Plimsoll చిహ్నాన్ని వాడాలని ప్రమాణాలలో సిఫార్సు చేయబడినప్పటికీ, డిగ్రీ చిహ్నాన్ని విస్తృతంగా వాడతారు.
ఇంటర్నేషనల్ యూనియన్ ఆఫ్ ప్యూర్ అండ్ అప్లైడ్ కెమిస్ట్రీ (IUPAC) సాధారణ ఉపయోగం కోసం సాంప్రదాయిక ప్రామాణిక స్థితులను సిఫార్సు చేసినప్పటికీ, సూత్రప్రాయంగా, ప్రామాణిక స్థితి అనేది ఒకేలా ఉండదు. [3] ప్రామాణిక స్థితిని వాయువుల ప్రామాణిక ఉష్ణోగ్రత, పీడనం (STP) తోటి, [4] లేదా విశ్లేషణాత్మక రసాయన శాస్త్రంలో ఉపయోగించే ప్రామాణిక ద్రావణాలతో తికమక పడకూడదు. [5] STP సాధారణంగా వాయువులలో ఆదర్శ వాయు గుణాన్ని అంచనా వేసే గణనలకు ఉపయోగించగా, ప్రామాణిక స్థితి పరిస్థితులను థర్మోడైనమిక్ గణనలకు ఉపయోగిస్తారు.[6]
ఏదైనా పదార్థం లేదా వస్తువు యొక్క ప్రామాణిక స్థితి అనేది దాని థర్మోడైనమిక్ స్థితి లక్షణాలైన ఎంథాల్పీ, ఎంట్రోపీ, గిబ్స్ ఫ్రీ ఎనర్జీ లకు, ఆ పదార్థపు ఇతర ప్రమాణాలకు సూచన స్థితి. ఒక మూలకం దాని ప్రామాణిక స్థితిలో ఏర్పడే ప్రామాణిక ఎంథాల్పీ మార్పు సున్నా. ఈ పద్ధతిలో అనేక రకాల ఇతర ఉష్ణగతిక పరిమాణాలను లెక్కించడానికి, పట్టిక చేయడానికీ వీలు కలుగుతుంది. ఒక పదార్ధపు ప్రామాణిక స్థితి ప్రాకృతికంగా ఉండవలసిన అవసరం లేదు: ఉదాహరణకు, ఆవిరి విలువలను 298.15 K, 105 Pa వద్ద లెక్కించడం సాధ్యమవుతుంది. కానీ ఆవిరి ప్రామాణిక స్థితిలో ప్రాకృతికంగా ఉండదు. ఈ అభ్యాసం యొక్క ప్రయోజనం ఏమిటంటే, ఈ విధంగా తయారు చేయబడిన థర్మోడైనమిక్ లక్షణాల పట్టికలు స్వీయ-స్థిరంగా ఉంటాయి.
సాంప్రదాయిక ప్రామాణిక స్థితులు
[మార్చు]అనేక ప్రామాణిక స్థితులు భౌతికంగా ఉనికిలో ఉండని స్థితులు. వీటిని "ఊహాత్మక స్థితులు" (హైపోథెటికల్ స్టేట్స్) అంటారు. ఏది ఏమైనప్పటికీ, వాటి థర్మోడైనమిక్ లక్షణాలు మాత్రం బాగానే నిర్వచించబడ్డాయి -సున్నా పీడనం లేదా సున్నా సాంద్రత వంటి పరిమిత స్థితి నుండి ఒక నిర్దిష్ట స్థితికి (సాధారణంగా యూనిట్ సాంద్రత లేదా పీడనం) పొడిగించి ఈ లక్షణాలను నిర్వచిస్తారు. వాయువు ప్రవర్తన, లేదా అనుభావిక కొలతల ద్వారా కూడా లెక్కిస్తారు. ఖచ్చితంగా చెప్పాలంటే, ఉష్ణోగ్రత అనేది ప్రామాణిక స్థితి నిర్వచనంలో భాగం కాదు. అయితే, థర్మోడైనమిక్ పరిమాణాల పట్టికలు చాలావరకు నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రతల వద్ద సంకలనం చేయబడతాయి. సాధారణంగా ఈ ఉష్ణోగ్రత 298.15 K (25.00 °C; 77.00 °F) గానీ, కొంత అరుదుగా 273.15 K (0.00 °C; 32.00 °F) గానీ ఉంటుంది. [6]
వాయువులు
[మార్చు]ప్రామాణిక పీడనం వద్ద ఆదర్శ వాయు సమీకరణాన్ని పాటించే స్వచ్ఛమైన వాయు పదార్ధపు ఊహాత్మక స్థితే ఆ వాయువు యొక్క ప్రామాణిక స్థితి. IUPAC ప్రామాణిక పీడనం p ⦵ లేదా P° 105 Pa, లేదా 1 బార్ కి సమానం అని చెప్పింది. [7] [8] ఏ నిజమైన వాయువూ సంపూర్ణంగా ఆదర్శవంతమైన ప్రవర్తనను కలిగి ఉండదు. కానీ ప్రామాణిక స్థితి యొక్క ఈ నిర్వచనం అన్ని రకాల వాయువుల నాన్-ఐడియాలిటీ కోసం దిద్దుబాట్లను స్థిరంగా చేయడానికి అనుమతిస్తుంది.
ద్రవాలు, ఘనపదార్థాలు
[మార్చు]ద్రవాలు, ఘనపదార్థాల ప్రామాణిక స్థితి అనేది - 105 Pa (లేదా 1 బార్) మొత్తం ఒత్తిడికి లోబడి ఉన్న స్వచ్ఛమైన పదార్ధం యొక్క స్థితి. చాలా మూలకాలకు, వాటి అత్యంత అత్యంత స్థిరమైన అలోట్రోప్ కోసం Δ H f ⦵ = 0 అనే రిఫరెన్స్ పాయింటును నిర్వచించారు. ఈ అత్యంత స్థిరమైన అల్లోట్రోపు కార్బన్ కైతే గ్రాఫైట్, టిన్ కు β-ఫేజ్ (వైట్ టిన్). భాస్వరం యొక్క అత్యంత సాధారణ అలోట్రోప్, తెలుపు భాస్వరం, దీనికి ఒక మినహాయింపు. ఇది మెటాస్టేబుల్ మాత్రమే అయినప్పటికీ దీన్ని ప్రామాణిక స్థితిగా నిర్వచించారు. [9]
టైప్‌సెట్టింగ్
[మార్చు]పంతొమ్మిదవ శతాబ్దంలో ప్రామాణిక స్థితి భావన అభివృద్ధి చెందుతున్న సమయంలో, దాని నాన్-జీరో స్వభావాన్ని సూచించడానికి సూపర్‌స్క్రిప్ట్ ప్లిమ్‌సోల్ చిహ్నాన్ని (⦵) స్వీకరించారు. [10] IUPAC ఫిజికల్ కెమిస్ట్రీలో పరిమాణాలు, యూనిట్లు, చిహ్నాల యొక్క 3వ ఎడిషన్‌లో ప్రిమ్‌సోల్ గుర్తుకు ప్రత్యామ్నాయంగా డిగ్రీ గుర్తు (°)గా చిహ్నాన్ని సిఫార్సు చేసింది. అదే ప్రచురణలో, క్షితిజ సమాంతర స్ట్రోక్‌ను డిగ్రీ గుర్తుతో కలపడం ద్వారా ప్లిమ్‌సోల్ గుర్తును నిర్మించినట్లు కనిపిస్తుంది. [11] సాహిత్యంలో అలాంటి చిహ్నాలను అనేకం వాడారు: స్ట్రోకుతో ఉన్న చిన్న అక్షరం O ( o ), [12] సూపర్‌స్క్రిప్ట్ సున్నా ( 0 ) [13] వంటివి కొన్ని.
మూలాలు
[మార్చు]- ↑ Toolbox, Engineering (2017). "Standard state and enthalpy of formation, Gibbs free energy of formation, entropy and heat capacity". Engineering ToolBox - Resources, Tools and Basic Information for Engineering and Design of Technical Applications!. www.EngineeringToolBox.com. Retrieved 2019-12-27.
- ↑ Helmenstine, PhD, Ann Marie (March 8, 2019). "What Are Standard State Conditions? - Standard Temperature and Pressure". Science, Tech, Math > Science. thoughtco.com. Retrieved 2019-12-27.
- ↑ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "standard state".
- ↑ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "standard conditions for gases".
- ↑ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "standard solution".
- ↑ 6.0 6.1 Helmenstine, PhD, Ann Marie (July 6, 2019). "Standard Conditions Versus Standard State". Science, Tech, Math > Science. thoughtco.com. Retrieved 2020-09-06.
- ↑ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "standard pressure".
- ↑ "Activities and their Effects on Equilibria". Chemistry LibreTexts (in ఇంగ్లీష్). 29 January 2016.
- ↑ Housecroft C.E. and Sharpe A.G., Inorganic Chemistry (2nd ed., Pearson Prentice-Hall 2005) p.392
- ↑ Prigogine, I. & Defay, R. (1954) Chemical thermodynamics, p. xxiv
- ↑ E.R. Cohen, T. Cvitas, J.G. Frey, B. Holmström, K. Kuchitsu, R. Marquardt, I. Mills, F. Pavese, M. Quack, J. Stohner, H.L. Strauss, M. Takami, and A.J. Thor, "Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry", IUPAC Green Book, 3rd Edition, 2nd Printing, IUPAC & RSC Publishing, Cambridge (2008), p. 60
- ↑ IUPAC (1993) Quantities, units and symbols in physical chemistry (also known as The Green Book) (2nd ed.), p. 51
- ↑ Narayanan, K. V. (2001) A Textbook of Chemical Engineering Thermodynamics (8th printing, 2006), p. 63