मानक अवस्था

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रसायन विज्ञान में, एक सामग्री (शुद्ध रासायनिक पदार्थ, मिश्रण या समाधान (रसायन विज्ञान)) की मानक स्थिति एक संदर्भ बिंदु है जिसका उपयोग विभिन्न परिस्थितियों में इसके गुणों की गणना के लिए किया जाता है। एक सुपरस्क्रिप्ट सर्कल ° (डिग्री प्रतीक) या एक प्लिम्सोल लाइन | प्लिमसोल (⦵) वर्ण का उपयोग मानक स्थिति में एक थर्मोडायनामिक मात्रा को निर्दिष्ट करने के लिए किया जाता है, जैसे कि तापीय धारिता में परिवर्तन (ΔH°), एन्ट्रापी में परिवर्तन (Δ) S°), या गिब्स मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन (ΔG°)।[1][2] डिग्री प्रतीक व्यापक हो गया है, हालांकि मानकों में प्लिमसोल की सिफारिश की गई है, टाइपसेटिंग #टाइपसेटिंग के बारे में चर्चा देखें।

सिद्धांत रूप में, मानक राज्य का चुनाव मनमाना है, हालांकि शुद्ध और व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ (IUPAC) सामान्य उपयोग के लिए मानक राज्यों के पारंपरिक सेट की सिफारिश करता है।[3] मानक स्थिति को गैसों के लिए तापमान और दबाव (STP) के लिए मानक स्थितियों के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए,[4] न ही विश्लेषणात्मक रसायन शास्त्र में उपयोग किए जाने वाले मानक समाधानों के साथ।[5] एसटीपी आमतौर पर गैसों से जुड़ी गणनाओं के लिए उपयोग किया जाता है जो एक आदर्श गैस का अनुमान लगाते हैं, जबकि ऊष्मप्रवैगिकी गणनाओं के लिए मानक स्थिति का उपयोग किया जाता है।[6] किसी दिए गए सामग्री या पदार्थ के लिए, मानक स्थिति सामग्री के थर्मोडायनामिक राज्य गुणों जैसे एन्थैल्पी, एंट्रॉपी, गिब्स मुक्त ऊर्जा और कई अन्य सामग्री मानकों के लिए संदर्भ स्थिति है। किसी तत्व की मानक अवस्था में उसके गठन का मानक एन्थैल्पी परिवर्तन शून्य होता है, और यह परिपाटी अन्य थर्मोडायनामिक मात्राओं की एक विस्तृत श्रृंखला की गणना और सारणीकरण की अनुमति देती है। किसी पदार्थ की मानक अवस्था का प्रकृति में होना ज़रूरी नहीं है: उदाहरण के लिए, 298.15 K पर भाप के मूल्यों की गणना करना संभव है और 105 Pa, हालांकि इन परिस्थितियों में भाप (गैस के रूप में) मौजूद नहीं है। इस अभ्यास का लाभ यह है कि इस तरह से तैयार की गई थर्मोडायनामिक गुणों की सारणियां आत्मनिर्भर होती हैं।

पारंपरिक मानक राज्य

कई मानक राज्य गैर-भौतिक राज्य हैं, जिन्हें अक्सर काल्पनिक राज्य कहा जाता है। फिर भी, उनके थर्मोडायनामिक गुणों को अच्छी तरह से परिभाषित किया जाता है, आमतौर पर कुछ सीमित स्थिति से एक्सट्रपलेशन द्वारा, जैसे कि शून्य दबाव या शून्य एकाग्रता, एक विशिष्ट स्थिति (आमतौर पर इकाई एकाग्रता या दबाव) के लिए एक आदर्श एक्सट्रपलेशन फ़ंक्शन का उपयोग करके, जैसे कि आदर्श समाधान या आदर्श। गैस व्यवहार, या अनुभवजन्य माप द्वारा। कड़ाई से बोलना, तापमान मानक अवस्था की परिभाषा का हिस्सा नहीं है। हालांकि, उष्मागतिक मात्राओं की अधिकांश सारणियां विशिष्ट तापमान पर संकलित की जाती हैं, सबसे सामान्य रूप से 298.15 K (25.00 °C; 77.00 °F) या, कुछ कम सामान्यतः, 273.15 K (0.00 °C; 32.00 °F).[6]


गैसें

एक गैस के लिए मानक अवस्था वह काल्पनिक अवस्था है जो मानक दबाव पर आदर्श गैस समीकरण का पालन करने वाले शुद्ध पदार्थ के रूप में होगी। आईयूपीएसी एक मानक दबाव पी का उपयोग करने की सिफारिश करता है⦵ या P° के बराबर 105 Pa, या 1 बार।[7][8] किसी भी वास्तविक गैस का पूर्ण रूप से आदर्श व्यवहार नहीं होता है, लेकिन मानक स्थिति की यह परिभाषा गैर-आदर्शता के लिए सभी विभिन्न गैसों के लिए लगातार किए जाने वाले सुधारों की अनुमति देती है।

तरल पदार्थ और ठोस

तरल पदार्थ और ठोस के लिए मानक स्थिति कुल दबाव के अधीन शुद्ध पदार्थ की स्थिति है 105 Pa (या 1 बार (इकाई) )। अधिकांश तत्वों के लिए, ΔH का संदर्भ बिंदुf⦵ = 0 को तत्व के सबसे स्थिर आवंटन के लिए परिभाषित किया गया है, जैसे कार्बन के मामले में ग्रेफाइट और विश्वास करना के मामले में β-चरण (सफेद टिन)। एक अपवाद सफेद फास्फोरस है, जो फास्फोरस का सबसे आम आवंटन है, जिसे इस तथ्य के बावजूद मानक अवस्था के रूप में परिभाषित किया गया है कि यह केवल metastability है।[9]


विलेय

विलयन (विलेय) में एक पदार्थ के लिए, मानक अवस्था C° को आमतौर पर काल्पनिक अवस्था के रूप में चुना जाता है, यह मानक अवस्था मोललता या मात्रा सांद्रता पर होता है, लेकिन अनंत-कमजोर व्यवहार प्रदर्शित करता है (जहां कोई विलेय-विलेय अंतःक्रिया नहीं होती है, लेकिन विलेय -सॉल्वेंट इंटरैक्शन मौजूद हैं)।[8]इस असामान्य परिभाषा का कारण यह है कि अनंत कमजोर पड़ने की सीमा पर विलेय का व्यवहार समीकरणों द्वारा वर्णित है जो आदर्श गैसों के समीकरणों के समान हैं। इसलिए अनंत-कमजोर पड़ने वाले व्यवहार को मानक स्थिति लेने से गैर-आदर्शता के लिए सुधार सभी अलग-अलग विलेय के लिए लगातार किए जा सकते हैं। मानक राज्य molality है 1 mol/kg, जबकि मानक अवस्था दाढ़ है 1 mol/dm3.

अन्य विकल्प संभव हो रहे हैं। उदाहरण के लिए, 10 की मानक अवस्था सांद्रता का उपयोग−7 mol/L वास्तविक, जलीय घोल में हाइड्रोजन आयन के लिए जैव रसायन के क्षेत्र में आम है।[10][11] इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री जैसे अन्य अनुप्रयोग क्षेत्रों में, मानक स्थिति को कभी-कभी मानक एकाग्रता पर वास्तविक समाधान की वास्तविक स्थिति के रूप में चुना जाता है (अक्सर 1 mol/dm3).[12] गतिविधि गुणांक सम्मेलन से सम्मेलन में स्थानांतरित नहीं होंगे और इसलिए यह जानना और समझना बहुत महत्वपूर्ण है कि समाधानों का वर्णन करने से पहले मानक थर्मोडायनामिक गुणों की तालिकाओं के निर्माण में किन सम्मेलनों का उपयोग किया गया था।

अवशोषक

सतहों पर सोखे गए अणुओं के लिए काल्पनिक मानक अवस्थाओं के आधार पर विभिन्न सम्मेलन प्रस्तावित किए गए हैं। सोखने के लिए जो विशिष्ट साइटों (लैंगमुइर सोखना मॉडल) पर होता है, सबसे सामान्य मानक स्थिति एक सापेक्ष कवरेज है θ° = 0.5, क्योंकि इस विकल्प के परिणामस्वरूप विन्यास एन्ट्रापी शब्द रद्द हो जाता है और यह मानक स्थिति (जो एक सामान्य त्रुटि है) को शामिल करने की उपेक्षा के अनुरूप भी है।[13] प्रयोग करने से लाभ होता है θ° = 0.5 यह है कि विन्यास शब्द रद्द हो जाता है और थर्मोडायनामिक विश्लेषण से निकाली गई एन्ट्रापी इस प्रकार बल्क चरण (जैसे गैस या तरल) और adsorbed अवस्था के बीच अंतर-आणविक परिवर्तनों को दर्शाती है। सापेक्ष कवरेज आधारित मानक स्थिति और एक अतिरिक्त कॉलम में पूर्ण कवरेज आधारित मानक स्थिति दोनों के आधार पर मूल्यों को सारणीबद्ध करने का लाभ हो सकता है। 2D गैस राज्यों के लिए, असतत राज्यों की जटिलता उत्पन्न नहीं होती है और 3D गैस चरण के समान एक पूर्ण घनत्व आधार मानक राज्य प्रस्तावित किया गया है।[13]


टाइपसेटिंग

उन्नीसवीं शताब्दी में विकास के समय, सुपरस्क्रिप्ट प्लिमसोल प्रतीक (⦵) मानक स्थिति की गैर-शून्य प्रकृति को इंगित करने के लिए अपनाया गया था।[14] IUPAC ने भौतिक रसायन विज्ञान में मात्रा, इकाइयों और प्रतीकों के तीसरे संस्करण में एक प्रतीक की सिफारिश की है जो प्लिम्सोल चिह्न के विकल्प के रूप में एक डिग्री चिह्न (°) प्रतीत होता है। उसी प्रकाशन में एक क्षैतिज स्ट्रोक को एक डिग्री चिह्न के साथ जोड़कर प्लिम्सोल चिह्न का निर्माण किया गया प्रतीत होता है।[15] साहित्य में समान प्रतीकों की एक श्रृंखला का उपयोग किया जाता है: एक छोटा अक्षर O (ओ),[16] एक सुपरस्क्रिप्ट शून्य (0)[17] या एक क्षैतिज पट्टी के साथ एक वृत्त या तो जहां बार वृत्त की सीमाओं से परे फैली हुई है (U+29B5 ⦵ CIRCLE WITH HORIZONTAL BAR) या वृत्त से घिरा हुआ है, वृत्त को आधे में विभाजित कर रहा है (U+2296 ⊖ CIRCLED MINUS).[18][19] जहाजों पर इस्तेमाल किए जाने वाले प्लिम्सोल प्रतीक की तुलना में, क्षैतिज पट्टी को सर्कल की सीमाओं से आगे बढ़ना चाहिए; ग्रीक अक्षर थीटा (अपरकेस Θ या ϴ, लोअरकेस θ )।

इयान एम. मिल्स, जो भौतिक रसायन विज्ञान में मात्राओं, इकाइयों और प्रतीकों के संशोधन में शामिल थे, ने सुझाव दिया कि एक सुपरस्क्रिप्ट शून्य () मानक स्थिति को इंगित करने के लिए एक समान विकल्प है, हालांकि उसी लेख में एक डिग्री प्रतीक (°) का उपयोग किया गया है।[19]डिग्री प्रतीक हाल के वर्षों में सामान्य, अकार्बनिक और भौतिक रसायन विज्ञान पाठ्यपुस्तकों में व्यापक उपयोग में आया है।[20][21][22]


यह भी देखें

संदर्भ

  • 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.
  1. ↑ Toolbox, Engineering (2017). "मानक स्थिति और गठन की एन्थैल्पी, गिब्स गठन, एन्ट्रापी और गर्मी क्षमता की मुक्त ऊर्जा". Engineering ToolBox - Resources, Tools and Basic Information for Engineering and Design of Technical Applications!. www.EngineeringToolBox.com. Retrieved 2019-12-27.
  2. ↑ 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.
  3. ↑ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "standard state". doi:10.1351/goldbook.S05925
  4. ↑ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "standard conditions for gases". doi:10.1351/goldbook.S05910
  5. ↑ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "standard solution". doi:10.1351/goldbook.S05924
  6. ↑ 6.0 6.1 Helmenstine, PhD, Ann Marie (July 6, 2019). "मानक स्थिति बनाम मानक स्थिति". Science, Tech, Math > Science. thoughtco.com. Retrieved 2020-09-06.
  7. ↑ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "standard pressure". doi:10.1351/goldbook.S05921
  8. ↑ 8.0 8.1 "गतिविधियां और संतुलन पर उनके प्रभाव". Chemistry LibreTexts (in English). 29 January 2016.
  9. ↑ Housecroft C.E. and Sharpe A.G., Inorganic Chemistry (2nd ed., Pearson Prentice-Hall 2005) p.392
  10. ↑ Chang, Raymond; Thoman, John W. Jr. (2014). रासायनिक विज्ञान के लिए भौतिक रसायन. New York: University Science Books. pp. 346–347.
  11. ↑ Sherwood, Dennis; Dalby, Paul (2018). केमिस्ट और बायोकेमिस्ट के लिए आधुनिक थर्मोडायनामिक्स. Oxford Scholarship Online. doi:10.1093/oso/9780198782957.003.0023. ISBN 978-0-19-878295-7. Retrieved 18 May 2021.
  12. ↑ Chang, Raymond; Thoman, John W. Jr. (2014). रासायनिक विज्ञान के लिए भौतिक रसायन. New York: University Science Books. pp. 228–231.
  13. ↑ 13.0 13.1 Savara, Aditya (2013). "Standard States for Adsorption on Solid Surfaces: 2D Gases, Surface Liquids, and Langmuir Adsorbates". J. Phys. Chem. C. 117 (30): 15710–15715. doi:10.1021/jp404398z.
  14. ↑ Prigogine, I. & Defay, R. (1954) Chemical thermodynamics, p. xxiv
  15. ↑ 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
  16. ↑ IUPAC (1993) Quantities, units and symbols in physical chemistry (also known as The Green Book) (2nd ed.), p. 51
  17. ↑ Narayanan, K. V. (2001) A Textbook of Chemical Engineering Thermodynamics (8th printing, 2006), p. 63
  18. ↑ "विविध गणितीय प्रतीक-बी" (PDF). Unicode. 2013. Retrieved 2013-12-19.
  19. ↑ 19.0 19.1 Mills, I. M. (1989) "The choice of names and symbols for quantities in chemistry". Journal of Chemical Education (vol. 66, number 11, November 1989 p. 887–889) [Note that Mills refers to the symbol ⊖ (Unicode 2296 "Circled minus" as displayed in https://www.unicode.org/charts/PDF/U2980.pdf) as a plimsoll symbol although it lacks an extending bar in the printed article.]
  20. ↑ Flowers, Paul; Theopold, Klaus; Langley, Richard; Robinson, William R.; Frantz, Don; Hooker, Paul; Kaminski, George; Look, Jennifer; Martinez, Carol; Eklund, Andrew; Blaser, Mark; Sorensen, Tom; Soult, Allison; Milliken, Troy; Moravec, Vicki; Powell, Jason; El-Giar, Emad; Bott, Simon; Carpenetti, Don. "5.3 Enthalpy". Chemistry 2e. Open Stax. Retrieved 9 April 2022. We will include a superscripted "o" in the enthalpy change symbol to designate standard state.
  21. ↑ Miessler, Gary L.; Fischer, Paul J.; Tarr, Donald A. (2014). अकार्बनिक रसायन शास्त्र (5th ed.). New Jersey: Pearson Education. p. 438.
  22. ↑ Chang, Raymond; Thoman, John W. Jr. (2014). रासायनिक विज्ञान के लिए भौतिक रसायन. New York: University Science Books. p. 101. The symbol for a standard state is a 'circle' superscript
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