« État standard » : différence entre les versions
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En chimie, l'[[État de la matière|''''état''']] '''standard''' d'une substance est défini comme un état particulier de la substance servant de référence pour les bases de données physico-chimiques. Il correspond généralement au [[corps pur]] sous un état particulier, parfois virtuel, à une température particulière et sous la pression standard : {{mvar|p}}° = 1 [[Bar (unité)|bar]] = 10<sup>5</sup> [[Pascal (unité)|Pa]]. Pour l'état gazeux, il s'agit de l'état de [[gaz parfait]], état légèrement différent de l'état réel. Les tables élémentaires de thermodynamique chimique se limitent souvent à la température de référence {{unité|298.15|K}} ({{tmp|25|°C}}) mais les tables plus complètes donnent les grandeurs thermodynamiques standard à diverses températures. |
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Remarque : dans les anciennes tables, les données se réfèrent à la [[Conditions normales de température et de pression|pression normale]] de 1 [[Atmosphère (unité)|atm]] = {{unité|1.01325 e5 Pa}}<ref>Avant 1985, la pression standard était égale à la pression normale {{unité|1|atm}} = {{unité|101325|Pa}}.</ref>. Concernant les données des tables, ce changement n'a aucune conséquence pour les états liquide et solide et des conséquences généralement négligeables pour l'état gazeux. |
Remarque : dans les anciennes tables, les données se réfèrent à la [[Conditions normales de température et de pression|pression normale]] de 1 [[Atmosphère (unité)|atm]] = {{unité|1.01325 e5 Pa}}<ref>Avant 1985, la pression standard était égale à la pression normale {{unité|1|atm}} = {{unité|101325|Pa}}.</ref>. Concernant les données des tables, ce changement n'a aucune conséquence pour les états liquide et solide et des conséquences généralement négligeables pour l'état gazeux. |
Dernière version du 15 mai 2024 à 16:46
En chimie, l''état standard d'une substance est défini comme un état particulier de la substance servant de référence pour les bases de données physico-chimiques. Il correspond généralement au corps pur sous un état particulier, parfois virtuel, à une température particulière et sous la pression standard : p° = 1 bar = 105 Pa. Pour l'état gazeux, il s'agit de l'état de gaz parfait, état légèrement différent de l'état réel. Les tables élémentaires de thermodynamique chimique se limitent souvent à la température de référence 298,15 K (25 °C) mais les tables plus complètes donnent les grandeurs thermodynamiques standard à diverses températures.
Remarque : dans les anciennes tables, les données se réfèrent à la pression normale de 1 atm = 1,013 25 × 105 Pa[1]. Concernant les données des tables, ce changement n'a aucune conséquence pour les états liquide et solide et des conséquences généralement négligeables pour l'état gazeux.
Corps pur[modifier | modifier le code]
- L'état standard d'un gaz pur est le gaz parfait hypothétique à la pression standard de 1 bar. Aucun gaz réel n'est parfait sauf à une pression infiniment faible, mais cette définition permet de tenir compte de la non-idéalité.
- L'état standard d'une phase condensée (solide ou liquide) est la même phase pure, encore à la pression standard de 1 bar.
- Pour une solution en phase condensée, l'état standard du solvant est le dit solvant en état pur, toujours à la pression standard de 1 bar.
État standard de référence pour les corps purs[modifier | modifier le code]
- Un état standard particulier utilisé pour les tables est l'état standard de référence défini pour chaque élément chimique. C'est généralement l'état de l'élément pur le plus stable à la température considérée et sous 1 bar.
- Pour un solide cristallisé, c'est la variété allotropique stable à la température choisie. Exemple : le carbone graphite est l'état standard dans les conditions normales de température, contrairement au carbone diamant qui est métastable.
Exemples d'état standard de quelques corps purs[modifier | modifier le code]
L'état standard correspond à leur forme stable à la température choisie ; par exemple ici, T = 298 K.
Élément chimique | Symbole | Numéro atomique | Espèce chimique de l'état standard |
État | Formule chimique |
Hydrogène | H | 1 | Dihydrogène | Gazeux | H2(g) |
Hélium | He | 2 | Hélium | Gazeux | He(g) |
Carbone | C | 6 | Graphite | Solide | C(graphite) |
Azote | N | 7 | Diazote | Gazeux | N2(g) |
Oxygène | O | 8 | Dioxygène | Gazeux | O2(g) |
Fluor | F | 9 | Difluor | Gazeux | F2(g) |
Phosphore | P | 15 | Phosphore blanc | Solide | P4(s) |
Fer | Fe | 26 | Ferrite | Solide | Fe() |
Cuivre | Cu | 29 | Cuivre | Solide | Cu() |
Solutions : états standard du solvant et d'un soluté[modifier | modifier le code]
Dans une solution liquide, les états standard des constituants sont toujours définis sous la pression p° = 1 bar. Mais l'état standard est différent selon qu'un constituant est considéré comme le solvant ou comme un soluté. Pour un constituant donné, les deux définitions possibles sont les suivantes :
- dans son état standard « solvant », il est à l'état de liquide pur ;
- dans son état standard « soluté » il est supposé être dans une solution qui conserverait les propriétés d'une solution assez diluée pour demeurer idéale jusqu'à la concentration standard fixée par convention à c° = 1 mol/l. Il s'agit d'un état extrapolé, qui est souvent assez éloigné de l'état réel sauf dans les solutions qui restent idéales dans tout le domaine de concentration. Cette définition est analogue à celle de l'état standard d'un gaz qui est supposé demeurer parfait jusqu'à la pression p°. On peut aussi définir des échelles de soluté en molalité où l'état standard correspond à la molalité de 1 mol/kg ou en fraction molaire où l'état standard correspond à un soluté pur. Ce sont toujours des états virtuels puisque le soluté doit garder son comportement infiniment dilué.
Dans un mélange de deux liquides, par exemple eau-alcool, chacun des deux constituants peut être considéré indifféremment comme le solvant ou le soluté, d'où en tout quatre états standard. Par contre lorsque l'on dissout un solide (exemple : chlorure de sodium) dans un liquide (exemple : eau), le solide est nécessairement le soluté.
Lien avec le potentiel chimique[modifier | modifier le code]
D'une façon générale, l'état standard est l'état où pour chaque constituant le potentiel chimique est égal au potentiel chimique standard . Comme le potentiel chimique s'écrit :
- ,
cela revient à définir l'état standard comme l'état où l'activité de chaque constituant est égale à 1. L'état standard dépend ainsi de l'échelle d'activité considérée.
Notes et références[modifier | modifier le code]
- Avant 1985, la pression standard était égale à la pression normale 1 atm = 101 325 Pa.