मानक अवस्था (Standard State)
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रसायन विज्ञान और ऊष्माप्रवैगिकी में, किसी पदार्थ (शुद्ध पदार्थ, मिश्रण अथवा विलयन) की मानक अवस्था (Standard State) एक संदर्भ अवस्था (Reference Point) होती है, जिसका उपयोग विभिन्न परिस्थितियों में उसके ऊष्मागतिकीय गुणों की गणना करने के लिए किया जाता है। मानक अवस्था में एन्थैल्पी में परिवर्तन (ΔH°), एन्ट्रॉपी में परिवर्तन (ΔS°) या गिब्स मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन (ΔG°) जैसी राशियों को दर्शाने के लिए सुपरस्क्रिप्ट डिग्री चिह्न (°) या प्लिमसोल चिह्न (⦵) का उपयोग किया जाता है।[1][2]
इंटरनेशनल यूनियन ऑफ प्योर एंड एप्लाइड केमिस्ट्री (IUPAC) सामान्य उपयोग के लिए पारंपरिक मानक स्थितियों की सिफारिश करती है।[3] मानक अवस्था को गैसों के 'मानक ताप और दाब' (STP)[4] या विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में प्रयुक्त मानक विलयनों (Standard Solutions)[5] के साथ भ्रमित नहीं किया जाना चाहिए। STP का उपयोग सामान्यतः गैसों के आदर्श व्यवहार के आकलन के लिए किया जाता है, जबकि मानक अवस्था का उपयोग ऊष्मागतिकीय गणनाओं के लिए संदर्भ के रूप में होता है।[6]
किसी भी तत्व की उसकी मानक अवस्था में मानक संभवन एन्थैल्पी (Standard Enthalpy of Formation, ΔH_f°) का मान शून्य परिभाषित किया जाता है। इस परिपाटी से विभिन्न रासायनिक अभिक्रियाओं और अवस्था परिवर्तनों के ऊष्मागतिक मानों की तुलनात्मक गणना एवं सारणीकरण करना अत्यंत सुगम हो जाता है। मानक अवस्था का भौतिक रूप से अस्तित्व में होना अनिवार्य नहीं है; उदाहरण के लिए, 298.15 K और 10⁵ Pa पर जलवाष्प (भाप) के मानों की गणना की जा सकती है, यद्यपि इस स्थिति में जल सामान्यतः द्रव रूप में रहता है।
पारंपरिक मानक अवस्थाएँ
अनेक मानक अवस्थाएँ भौतिक रूप से उपस्थित न होकर "काल्पनिक अवस्थाएँ" (Hypothetical States) होती हैं। फिर भी उनके ऊष्मागतिक गुण अच्छी तरह से परिभाषित होते हैं। सैद्धांतिक रूप से तापमान मानक अवस्था की परिभाषा का अनिवार्य हिस्सा नहीं है, किंतु अधिकांश ऊष्मागतिकीय सारणियाँ संदर्भ के लिए 298.15 K (25 °C) या कभी-कभी 273.15 K (0 °C) पर संकलित की जाती हैं।
गैसें
किसी गैस की मानक अवस्था वह काल्पनिक अवस्था है जिसमें वह मानक दाब पर शुद्ध रूप में उपस्थित होकर आदर्श गैस समीकरण का पूर्णतः पालन करती है। IUPAC के अनुसार मानक दाब p⦵ या P° का मान **10⁵ Pa (1 bar)** निर्धारित है।[7][8] यद्यपि कोई भी वास्तविक गैस पूरी तरह आदर्श नहीं होती, यह मानक परिभाषा वास्तविक गैसों के गैर-आदर्श व्यवहार (Non-ideality) के सुधार की सटीक गणना करने की अनुमति देती है।
द्रव एवं ठोस
द्रवों और ठोसों की मानक अवस्था 10⁵ Pa (1 bar) के कुल बाह्य दाब पर शुद्ध पदार्थ की अवस्था होती है। तत्वों के लिए संदर्भ अवस्था उनका सबसे स्थायी अपररूप (Allotrope) माना जाता है (जैसे कार्बन के लिए ग्रेफाइट तथा टिन के लिए श्वेत टिन या β-फेज)। इसका एक अपवाद फास्फोरस है, जहाँ सबसे स्थायी रूप काला फास्फोरस होने के बावजूद ऐतिहासिक और व्यावहारिक कारणों से सफेद फास्फोरस को मानक संदर्भ माना जाता है।[9]
टाइपोग्राफी एवं प्रतीक
19वीं शताब्दी में मानक अवस्था की गैर-शून्य प्रकृति को दर्शाने के लिए सुपरस्क्रिप्ट प्लिमसोल चिह्न (⦵) का उपयोग शुरू हुआ।[10] IUPAC की 'ग्रीन बुक' (Green Book) में प्लिमसोल के विकल्प के रूप में डिग्री चिह्न (°) के उपयोग की भी अनुमति दी गई है।[11] वैज्ञानिक साहित्य में इसके लिए o और सुपरस्क्रिप्ट शून्य (0) जैसे प्रतीकों का भी प्रयोग देखा जाता है।[12][13]
संदर्भ
- ↑ Engineering Toolbox. "Standard state and enthalpy of formation, Gibbs free energy of formation, entropy and heat capacity." Engineering ToolBox, 2017.
- ↑ Helmenstine, Ann Marie. "What Are Standard State Conditions? - Standard Temperature and Pressure." ThoughtCo, 2019.
- ↑ IUPAC. "Standard state." Compendium of Chemical Terminology (Gold Book).
- ↑ IUPAC. "Standard conditions for gases." Gold Book.
- ↑ IUPAC. "Standard solution." Gold Book.
- ↑ Helmenstine, Ann Marie. "Standard Conditions Versus Standard State." ThoughtCo, 2019.
- ↑ IUPAC. "Standard pressure." Gold Book.
- ↑ Chemistry LibreTexts. "Activities and their Effects on Equilibria." LibreTexts, 2016.
- ↑ Housecroft, C.E. and Sharpe, A.G. Inorganic Chemistry, 2nd ed., Pearson Prentice-Hall, 2005, p. 392.
- ↑ Prigogine, I. & Defay, R. Chemical Thermodynamics, 1954, p. xxiv.
- ↑ Cohen, E.R., et al. Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry (IUPAC Green Book), 3rd ed., RSC Publishing, Cambridge, 2008, p. 60.
- ↑ IUPAC. Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry, 2nd ed., 1993, p. 51.
- ↑ Narayanan, K.V. A Textbook of Chemical Engineering Thermodynamics, 2001, p. 63.
