मानक अवस्था

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तापमान और दबाव या मानक समुद्री स्तर की स्थितियों के लिए मानक स्थितियों के साथ भ्रमित न हों।

रसायन विज्ञान में, द्रव्य (शुद्ध रासायनिक पदार्थ, मिश्रण या विलयन (रसायन विज्ञान)) की मानक अवस्था एक संदर्भ बिंदु है जिसका उपयोग विभिन्न परिस्थितियों में इसके गुणों की गणना के लिए किया जाता है। अधिलेख परिपथ ° (अंश प्रतीक) या प्लिमसोल (⦵) वर्ण का उपयोग मानक स्थिति में एक ऊष्मागतिक 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°) किया जाता है।[1][2] अंश प्रतीक व्यापक हो गया है, हालांकि मानकों में प्लिमसोल की सिफारिश की गई है, नीचे अक्षर संयोजक (टाइपसेटिंग) के बारे में चर्चा देखें।

सिद्धांत रूप में, मानक अवस्था का चयन एकपक्षीय है, हालांकि शुद्ध और व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ (आईयूपीएसी) सामान्य उपयोग के लिए मानक अवस्थाों के पारंपरिक समूह की सिफारिश करता है।[3] मानक स्थिति को गैसों के लिए मानक तापमान और दबाव (एसटीपी) के लिए मानक स्थितियों के साथ,[4] और न ही विश्लेषणात्मक रसायन शास्त्र में उपयोग किए जाने वाले मानक विलयन के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए।[5] मानक तापमान और दबाव सामान्य रूप से 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 द्रव्य या पदार्थ के लिए, मानक स्थिति द्रव्य के ऊष्मागतिक अवस्था गुणों जैसे एन्थैल्पी, एंट्रॉपी, गिब्स मुक्त ऊर्जा और कई अन्य द्रव्य मानकों के लिए संदर्भ स्थिति है। किसी तत्व की मानक अवस्था में उसके निर्माण का मानक एन्थैल्पी परिवर्तन शून्य होता है, और यह गतिविधि अन्य ऊष्मागतिक मात्राओं की एक विस्तृत श्रृंखला की गणना और सारणीकरण की स्वीकृति देती है। किसी पदार्थ की मानक अवस्था का प्रकृति में होना आवश्यक नहीं है: उदाहरण के लिए, 298.15 केल्विन और 105 पास्कल पर भाप के मूल्यों की गणना करना संभव है। हालांकि इन परिस्थितियों में भाप (गैस के रूप में) सम्मिलित नहीं है। इस कार्यप्रणाली का लाभ यह है कि इस तरह से उपस्थित की गई ऊष्मागतिक गुणों की सारणियां निर्धारित होती हैं।

पारंपरिक मानक अवस्था

कई मानक अवस्था गैर-भौतिक अवस्था हैं, जिन्हें प्रायः काल्पनिक अवस्था कहा जाता है। फिर भी, उनके ऊष्मागतिक गुणों को अच्छी तरह से परिभाषित किया जाता है, सामान्य रूप से कुछ सीमित स्थिति से बहिर्वेशन द्वारा, जैसे कि शून्य दबाव या शून्य सांद्रता, एक विशिष्ट स्थिति (सामान्य रूप से इकाई सांद्रता या दबाव) के लिए एक मानक बहिर्वेशन प्रकार्य का उपयोग किया जाता है, जैसे कि मानक विलयन या आदर्श गैस गतिविधि, या अनुभवजन्य माप द्वारा किया जाता है। वास्तव में, तापमान मानक अवस्था की परिभाषा का हिस्सा नहीं है। हालांकि, उष्मागतिक मात्राओं की अधिकांश सारणियां विशिष्ट तापमान पर, सबसे सामान्य रूप से 298.15 K (25.00 °C; 77.00 °F) या, अपेक्षाकृत अधिकतम सीमा तक सामान्य रूप से, 273.15 K (0.00 °C; 32.00 °F) संकलित की जाती हैं।[6]



गैसें

गैस के लिए मानक अवस्था वह काल्पनिक अवस्था है जो मानक दबाव पर आदर्श गैस समीकरण का अनुसरण करने वाले शुद्ध पदार्थ के रूप में होगी। शुद्ध और व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ एक मानक दबाव या P° के बराबर 105 Pa, या 1 बार के बराबर मानक दबाव p⦵ या P° का का उपयोग करने की सिफारिश करता है।[7][8] किसी भी वास्तविक गैस का पूर्ण रूप से आदर्श गतिविधि नहीं होती है, लेकिन मानक स्थिति की यह परिभाषा गैर-आदर्शता के लिए सभी विभिन्न गैसों के लिए निरंतर किए जाने वाले संशोधन की स्वीकृति देती है।

तरल पदार्थ और ठोस

तरल पदार्थ और ठोस के लिए मानक स्थिति केवल 105 Pa (या 1 बार (इकाई) ) कुल दबाव के अधीन शुद्ध पदार्थ की स्थिति है। अधिकांश तत्वों के लिए, ΔHf⦵ = 0 के संदर्भ बिंदु को तत्व के सबसे स्थिर आवंटन के लिए परिभाषित किया गया है, जैसे कार्बन के स्थिति में ग्रेफाइट और टिन के स्थिति में β-अवस्था (सफेद टिन) मे किया जाता है। अतः अपवाद सफेद फास्फोरस है, जो फास्फोरस का सबसे सामान्य विभेदन है, जिसे इस तथ्य के होते हुए भी मानक अवस्था के रूप में परिभाषित किया गया है कि यह केवल मितस्थायी है।[9]


विलेय

विलयन (विलेय) में एक पदार्थ के लिए, मानक अवस्था C° को सामान्य रूप से काल्पनिक अवस्था के रूप में चयन किया जाता है, यह मानक अवस्था मोललता या मात्रा सांद्रता पर होता है, लेकिन अनंत-दुर्बल गतिविधि प्रदर्शित करता है (जहां कोई विलेय-विलेय अंतःक्रिया नहीं होती है, लेकिन विलेय -विलेयक अंतःक्रिया सम्मिलित हैं)।[8] इस असामान्य परिभाषा का कारण यह है कि अनंत दुर्बल पड़ने की सीमा पर विलेय का गतिविधि समीकरणों द्वारा वर्णित है जो आदर्श गैसों के समीकरणों के समान हैं। इसलिए अनंत-दुर्बल पड़ने वाले गतिविधि को मानक स्थिति लेने से गैर-आदर्शता के लिए संशोधन सभी अलग-अलग विलेय के लिए निरंतर किए जा सकते हैं। मानक अवस्था मोलरता 1 मोल/किलोग्राम है, जबकि मानक अवस्था मोलरता 1 मोल/डीएम3 है।

अन्य विकल्प हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, वास्तविक, जलीय विलयन में हाइड्रोजन आयन के लिए 10−7 मोल/लीटर की मानक अवस्था सांद्रता का उपयोग जैव रसायन के क्षेत्र में सामान्य है।[10][11] विद्युत रसायन जैसे अन्य अनुप्रयोग क्षेत्रों में, मानक स्थिति को कभी-कभी मानक सांद्रता (प्रायः 1 मोल/डीएम3) पर वास्तविक विलयन की वास्तविक स्थिति के रूप में चयन किया जाता है।[12] गतिविधि गुणांक गतिविधि से स्थानांतरित नहीं होंगे और इसलिए यह जानना और समझना बहुत महत्वपूर्ण है कि विलयनों का वर्णन करने से पहले मानक ऊष्मागतिक गुणों की तालिकाओं के निर्माण में किन गतिविधियों का उपयोग किया गया था।

अवशोषक

सतहों पर अधिशोषित अणुओं के लिए काल्पनिक मानक अवस्थाओं के आधार पर विभिन्न गतिविधि प्रस्तावित किए गए हैं। अधिशोषण के लिए जो विशिष्ट स्थलों (लैंगमुइर अधिशोषक मॉडल) पर होता है, सबसे सामान्य मानक स्थिति θ° = 0.5 सापेक्ष कार्यक्षेत्र है, क्योंकि इस विकल्प के परिणामस्वरूप विन्यास एन्ट्रापी शब्द रद्द हो जाता है और यह मानक स्थिति (जो सामान्य त्रुटि है) को सम्मिलित करने की उपेक्षा के अनुरूप भी है।[13] प्रयोग करने से लाभ होता है अतः θ° = 0.5 यह विन्यास अवधि समाप्त हो जाती है और ऊष्मागतिक विश्लेषण से निकाली गई एन्ट्रापी इस प्रकार रेशेदार तत्व प्रावस्था (जैसे गैस या तरल) और अधिशोषित अवस्था के बीच अंतर-आणविक परिवर्तनों को दर्शाती है। सापेक्ष कार्यक्षेत्र आधारित मानक स्थिति और एक अतिरिक्त कॉलम में पूर्ण कार्यक्षेत्र आधारित मानक स्थिति दोनों के आधार पर मूल्यों को सारणीबद्ध करने का लाभ हो सकता है। 2D गैस अवस्थाों के लिए, असतत अवस्थाों की जटिलता उत्पन्न नहीं होती है और 3D गैस अवस्था के समान एक पूर्ण घनत्व आधार मानक अवस्था प्रस्तावित किया गया है।[13]


अक्षर संयोजक

उन्नीसवीं शताब्दी में विकास के समय, अधिलेख प्लिमसोल प्रतीक (⦵) मानक स्थिति की गैर-शून्य प्रकृति को इंगित करने के लिए स्वीकार किया गया था।[14] शुद्ध और व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ 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 अंश चिह्न (°) प्रतीत होता है। उसी प्रकाशन में एक अनुप्रस्थ आघात को अंश 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: छोटा अक्षर O (ओ),[16] अधिलेख शून्य (0)[17] या एक अनुप्रस्थ बार के साथ वृत्त या तो जहां बार वृत्त की सीमाओं से अधिक विस्तारित हुई है (U+29B5 ⦵ वृत्त अनुप्रस्थ पट्टी के साथ) या वृत्त से घिरा हुआ है, और (U+2296 ⊖ चक्रित ऋण) वृत्त को आधे में विभाजित कर रहा है[18][19] जहाजों पर उपयोग किए जाने वाले प्लिम्सोल प्रतीक की तुलना में, अनुप्रस्थ बार को परिपथ की सीमाओं से आगे बढ़ना चाहिए; इस बात का ध्यान रखा जाना चाहिए कि ग्रीक अक्षर थीटा (बड़ा अक्षर Θ या ϴ, छोटा अक्षर θ ) के साथ प्रतीक को भ्रमित न करें।

इयान एम. मिल्स, जो भौतिक रसायन विज्ञान में मात्राओं, इकाइयों और प्रतीकों के संशोधन में सम्मिलित थे, ने सुझाव दिया कि एक अधिलेख शून्य () मानक स्थिति को इंगित करने के लिए एक समान विकल्प है, हालांकि उसी लेख में अंश प्रतीक (°) का उपयोग किया गया है।[19] अंश 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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