Термодинамиката е наука, която изучава общите закономерности на процесите, придружени от освобождаване, поглъщане и трансформация на енергия. Химическата термодинамика изучава взаимните трансформации на химичната енергия и нейните други форми - топлина, светлина, електричество и др., Установява количествените закони на тези преходи, а също така дава възможност да се предвиди устойчивостта на веществата при дадени условия и способността им да навлизат в определени химични реакции. Обектът на термодинамично разглеждане се нарича термодинамична система или просто система.
система- всеки природен обект, състоящ се от голям броймолекули (структурни единици) и отделени от други природни обекти чрез реална или въображаема гранична повърхност (интерфейс).
Състоянието на системата е набор от свойства на системата, които ни позволяват да дефинираме системата от гледна точка на термодинамиката.
Видове термодинамични системи:
аз Според характера на обмена на вещество и енергия с среда :
1. Изолирана система - не обменя нито материя, нито енергия с околната среда (Δm = 0; ΔE = 0) - термос.
2. Затворена система– не обменя вещество с околната среда, но може да обменя енергия (затворена колба с реактиви).
3. Отворена система– може да обменя с околната среда, както материя, така и енергия (човешко тяло).
II. По агрегатно състояние:
1. Хомогенна – липса на резки промени във физическите и химични свойствапо време на прехода от една област на системата към друга (състои се от една фаза).
2. Хетерогенни - две или повече хомогенни системи в една (състои се от две или повече фази).
Фаза- това е част от системата, хомогенна във всички точки по състав и свойства и отделена от другите части на системата чрез интерфейс. Пример за хомогенна система е воден разтвор. Но ако разтворът е наситен и на дъното на съда има солни кристали, тогава разглежданата система е хетерогенна (има фазова граница). Друг пример за хомогенна система е обикновена вода, но водата с плаващ в нея лед е разнородна система.
Фазов преход- фазови трансформации (топене на лед, кипене на вода).
Термодинамичен процес- преход на термодинамична система от едно състояние в друго, което винаги е свързано с дисбаланс на системата.
Класификация на термодинамичните процеси:
7. Изотермично - постоянна температура – T = const
8. Изобарно - постоянно налягане – p = const
9. Изохоричен - постоянен обем – V = const
Стандартно състояниее състоянието на системата, условно избрано като еталон за сравнение.
За газова фаза- това е състоянието на химически чисто вещество в газова фаза при стандартно налягане от 100 kPa (до 1982 г. - 1 стандартна атмосфера, 101 325 Pa, 760 mm Hg), което предполага наличието на свойствата на идеален газ.
За чиста фаза, смес или разтворител в течно или твърдо агрегатно състояние е състоянието на химически чисто вещество в течна или твърда фаза при стандартно налягане.
За решение- това е състоянието на разтворено вещество със стандартна молалност от 1 mol/kg, при стандартно налягане или стандартна концентрация, въз основа на условията, при които разтворът се разрежда за неопределено време.
За химически чисто вещество- това е вещество в ясно определено агрегатно състояние при ясно определено, но произволно стандартно налягане.
При определяне на стандартното състояние стандартната температура не е включена, въпреки че често говорят за стандартната температура, която е 25 ° C (298,15 K).
Основни понятия на термодинамиката: вътрешна енергия, работа, топлина
Вътрешна енергия U- общият енергиен резерв, включително движението на молекулите, вибрациите на връзките, движението на електрони, ядра и др., т.е. всички видове енергия освен кинетична и потенциална енергиясистеми като цяло.
Невъзможно е да се определи стойността на вътрешната енергия на която и да е система, но е възможно да се определи промяната във вътрешната енергия ΔU, която възниква в определен процес по време на прехода на системата от едно състояние (с енергия U 1) в друго (с енергия U 2):
ΔU зависи от вида и количеството на въпросното вещество и условията на неговото съществуване.
Общата вътрешна енергия на продуктите на реакцията се различава от общата вътрешна енергия изходни материали, защото По време на реакцията настъпва преструктуриране на електронните обвивки на атомите на взаимодействащите молекули.
Енергията може да се пренася от една система към друга или от една част на система към друга под формата на топлина или под формата на работа.
Топлина (Q)– форма на пренос на енергия чрез хаотично, неподредено движение на частици.
работа (A)- форма на пренос на енергия чрез подредено движение на частици под въздействието на всякакви сили.
Единицата SI за работа, топлина и вътрешна енергия е джаул (J). 1 джаул е работата, извършена от сила от 1 нютон на разстояние 1 m (1 J = 1 N×m = 1 kg×m 2 /s 2). В старата химическа литература калорията (cal) е широко използвана единица за топлина и енергия. 1 калория е количеството топлина, необходимо за загряване на 1 g вода с 1°C. 1 Cal = 4,184 J≈4,2 J. По-удобно е топлината на химичните реакции да се изрази в килоджаули или килокалории: 1 kJ = 1000 J, 1 kcal = 1000 cal.
Дълго време физиците и представителите на други науки имаха начин да опишат това, което наблюдаваха в хода на своите експерименти. Липсата на общо мнение и наличието на голям брой извадени от нищото термини доведе до объркване и недоразумения сред колегите. С течение на времето всеки клон на физиката придобива свои собствени установени определения и мерни единици. Така се появиха термодинамичните параметри, които обясняват повечето от макроскопичните промени в системата.
Определение
Параметрите на състоянието или термодинамичните параметри са редица физически величини, които заедно и всяка поотделно могат да характеризират наблюдаваната система. Те включват понятия като:
- температура и налягане;
- концентрация, магнитна индукция;
- ентропия;
- енталпия;
- Енергиите на Гибс и Хелмхолц и много други.
Има интензивни и екстензивни параметри. Екстензивни са тези, които са в пряка зависимост от масата на термодинамичната система, а интензивни са тези, които се определят от други критерии. Не всички параметри са еднакво независими, следователно, за да се изчисли равновесното състояние на системата, е необходимо да се определят няколко параметъра наведнъж.
Освен това има някои терминологични разногласия между физиците. Една и съща физическа характеристика може да бъде наречена от различни автори или процес, или координата, или количество, или параметър, или дори просто свойство. Всичко зависи от това в какво съдържание ученият го използва. Но в някои случаи има стандартизирани препоръки, които съставителите на документи, учебници или заповеди трябва да спазват.
Класификация
Има няколко класификации на термодинамичните параметри. И така, въз основа на първата точка вече е известно, че всички количества могат да бъдат разделени на:
- екстензивни (добавъчни) - такива вещества се подчиняват на закона за добавяне, тоест тяхната стойност зависи от количеството на съставките;
- интензивни - те не зависят от това колко от веществото е взето за реакцията, тъй като те се изравняват по време на взаимодействие.
Въз основа на условията, при които се намират веществата, които изграждат системата, количествата могат да бъдат разделени на такива, които описват фазови реакции и химични реакции. Освен това трябва да се вземат предвид реагентите. Те могат да бъдат:
- термомеханични;
- топлофизични;
- термохимичен.
В допълнение, всяка термодинамична система изпълнява специфична функция, така че параметрите могат да характеризират работата или топлината, получена в резултат на реакция, и също така позволяват да се изчисли енергията, необходима за прехвърляне на масата на частиците.
Променливи на състоянието
Състоянието на всяка система, включително термодинамична, може да се определи чрез комбинация от нейните свойства или характеристики. Всички променливи, които са напълно определени само в определен момент от времето и не зависят от това как точно системата е стигнала до това състояние, се наричат термодинамични параметри (променливи) на състоянието или функции на състоянието.
Една система се счита за стационарна, ако променливите функции не се променят с времето. Единият вариант е термодинамичното равновесие. Всяка, дори и най-малката промяна в системата вече е процес и може да съдържа от един до няколко променливи параметри на термодинамично състояние. Последователността, в която състоянията на една система непрекъснато се трансформират едно в друго, се нарича „път на процеса“.
За съжаление все още съществува объркване с термините, тъй като една и съща променлива може да бъде или независима, или резултат от добавянето на няколко системни функции. Следователно термини като „функция на състоянието“, „параметър на състоянието“, „променлива на състоянието“ могат да се разглеждат като синоними.
температура
Един от независимите параметри на състоянието на термодинамичната система е температурата. Това е величина, която характеризира количеството кинетична енергия на единица частици в термодинамична система в състояние на равновесие.
Ако подходим към определението на понятието от гледна точка на термодинамиката, тогава температурата е величина, обратно пропорционална на промяната в ентропията след добавяне на топлина (енергия) към системата. Когато системата е в равновесие, стойността на температурата е една и съща за всички нейни „участници“. Ако има температурна разлика, тогава енергията се отделя от по-горещото тяло и се абсорбира от по-студеното.
Има термодинамични системи, в които при добавяне на енергия безпорядъкът (ентропията) не се увеличава, а напротив, намалява. Освен това, ако такава система взаимодейства с тяло, чиято температура е по-висока от нейната собствена, тогава тя ще предаде кинетичната си енергия на това тяло, а не обратното (въз основа на законите на термодинамиката).
налягане
Налягането е количество, което характеризира силата, действаща върху тялото, перпендикулярно на повърхността му. За да се изчисли този параметър, е необходимо да се раздели цялото количество сила на площта на обекта. Единиците за тази сила ще бъдат паскали.
При термодинамичните параметри газът заема целия достъпен за него обем, а освен това молекулите, които го изграждат, непрекъснато се движат хаотично и се сблъскват една с друга и със съда, в който се намират. Именно тези въздействия предизвикват натиска на веществото върху стените на съда или върху тялото, което е поставено в газа. Силата се разпределя равномерно във всички посоки именно поради непредсказуемото движение на молекулите. За да се увеличи налягането, е необходимо да се повиши температурата на системата и обратно.
Вътрешна енергия
Основните термодинамични параметри, които зависят от масата на системата, включват вътрешна енергия. Състои се от кинетична енергия, причинена от движението на молекулите на веществото, както и потенциална енергия, която се появява, когато молекулите взаимодействат една с друга.
Този параметър е недвусмислен. Тоест стойността на вътрешната енергия е постоянна всеки път, когато системата се окаже в желаното състояние, независимо от това как то (състоянието) е постигнато.
Невъзможно е да се промени вътрешната енергия. Състои се от топлината, генерирана от системата, и работата, която тя произвежда. За някои процеси се вземат предвид други параметри, като температура, ентропия, налягане, потенциал и брой молекули.
Ентропия
Вторият закон на термодинамиката гласи, че ентропията не намалява. Друга формулировка постулира, че енергията никога не се движи от тяло с по-ниска температура към по-горещо. Това от своя страна отрича възможността за създаване вечен двигател, тъй като е невъзможно цялата налична енергия на тялото да се прехвърли в работа.
Самото понятие „ентропия“ е въведено в употреба в средата на 19 век. Тогава се възприемаше като промяна в количеството топлина спрямо температурата на системата. Но такова определение е подходящо само за процеси, които са постоянно в състояние на равновесие. От това можем да направим следния извод: ако температурата на телата, които съставляват системата, клони към нула, тогава ентропията ще бъде нула.
Ентропията като термодинамичен параметър на състоянието на газ се използва като индикация за мярката за безпорядък, хаотично движение на частиците. Използва се за определяне на разпределението на молекулите в определена област и съд или за изчисляване на електромагнитната сила на взаимодействие между йони на дадено вещество.
Енталпия
Енталпията е енергия, която може да се преобразува в топлина (или работа) при постоянно налягане. Това е потенциалът на система, която е в състояние на равновесие, ако изследователят знае нивото на ентропията, броя на молекулите и налягането.
Ако е посочен термодинамичният параметър на идеален газ, вместо енталпия се използва формулировката „енергия на разширената система“. За да си обясните по-лесно тази стойност, можете да си представите съд, пълен с газ, който е равномерно компресиран от бутало (например двигател с вътрешно горене). В този случай енталпията ще бъде равна не само на вътрешната енергия на веществото, но и на работата, която трябва да се извърши, за да доведе системата до необходимото състояние. Промяната на този параметър зависи само от началното и крайното състояние на системата, като пътят, по който ще бъде получен, няма значение.
Енергия на Гибс
Термодинамичните параметри и процеси в по-голямата си част са свързани с енергийния потенциал на веществата, които изграждат системата. Така енергията на Гибс е еквивалентна на общата химическа енергия на системата. Той показва какви промени ще настъпят по време на химичните реакции и дали веществата изобщо ще взаимодействат.
Промяната на количеството енергия и температура на система по време на реакция засяга понятия като енталпия и ентропия. Разликата между тези два параметъра ще се нарича енергия на Гибс или изобарно-изотермичен потенциал.
Минималната стойност на тази енергия се наблюдава, ако системата е в равновесие и налягането, температурата и количествата на веществото остават непроменени.
Енергия на Хелмхолц
Енергията на Хелмхолц (според други източници - просто свободна енергия) представлява потенциалното количество енергия, което ще бъде загубено от системата при взаимодействие с тела извън нея.
Концепцията за свободната енергия на Хелмхолц често се използва, за да се определи каква максимална работа може да извърши дадена система, тоест колко топлина ще бъде освободено, когато веществата преминават от едно състояние в друго.
Ако системата е в състояние на термодинамично равновесие (т.е. не извършва никаква работа), тогава нивото на свободната енергия е минимално. Това означава, че промени в други параметри, като температура, налягане, брой частици, също не се случват.
Основните термодинамични функции, използвани в металургичните изчисления, са вътрешната енергия U,енталпия Н, ентропия С, както и най-важните им комбинации: изобарно-изотермично G = H - TSи изохорно-изотермични F = U - TSпотенциали, намален потенциал Ф = -G/T.
Според теоремата на Нернст за ентропияЕстествената отправна точка е нула градуса по скалата на Келвин, при която ентропията на кристалните вещества е нула. Следователно, от формална гледна точка, по принцип винаги е възможно да се измери или изчисли абсолютната стойност на ентропията и да се използва за количествени термодинамични оценки. Тоест, ентропията не въвежда никакви трудности в практиката на извършване на числени термодинамични изчисления.
Но вътрешна енергияняма естествен произход и абсолютната му стойност просто не съществува. Същото важи и за всички други термодинамични функции или потенциали, тъй като те са линейно свързани с вътрешната енергия:
H = U + PV;
F = U - TS;
G = H - TS = U - TS + PV;
Е= -G/T = S - H/T = S -(U+PV)/Т.
Следователно ценностите U, H, F, Gи Ена термодинамична система, поради несигурността на референтната точка, може да се установи само до константи. Този факт не води до фундаментални усложнения, т.к за решаване на всички проблеми с приложението достатъчно, за да знампромяна количестватермодинамични функции при промяна на температура, налягане, обем, по време на фазови и химични трансформации.
Но за да могат да се извършват реални изчисления, беше необходимо да се приемат определени споразумения (стандарти) за недвусмислен избор на определени константи и да се установят единни правила за изчисляване на началните стойности на термодинамичните функции за всички вещества, открити в природата. Поради линейната зависимост на термодинамичните функции з, Е, Ж, Еот вътрешна енергия U това достатъчнонаправете само за една от тези функции. Наистина се случи отправната точка за стойностите е унифициранаенталпия . Готово чрез приписване на нулева стойност на енталпиите на определени вещества в определени състояния при точно определени физически условия,които се наричат стандартни вещества, стандартни условияи стандартни състояния.
По-долу е най-често срещаният набор от обсъждани споразумения, препоръчан от Международната комисия по термодинамика към Международния съюз на теоретичните и теоретични науки. приложна химия(IUPAC). Този набор може да се нарече термодинамични стандарти, както е практически установено в съвременната литература по химична термодинамика.
Стандартни условия
Според теоремата на Нернст естествената референтна точка за ентропията или естествената стандартна температура е нула градуса по скалата на Келвин, при която ентропиите на веществата са нула. В някои справочници, публикувани предимно в СССР, 0 K се използва като стандартна температура, въпреки голямата логика от физична и математическа гледна точка, тази температура не се използва широко като стандартна температура. Това се дължи на факта, че при ниски температури зависимостта на топлинния капацитет от температурата е много сложна и не е възможно да се използват достатъчно прости полиномиални приближения за нея.
Стандартните физически условия съответстват на налягане от 1 atm(1 физическа атмосфера = 1,01325 бара)и температура 298,15 К(25° СЪС). Смята се, че такива условия най-точно отговарят на реалните физически условияв химически лаборатории, където се извършват термохимични измервания.
Стандартни вещества
В природата всички изолирани, независими вещества, наречени индивидуални в термодинамиката , се състоят от чисти елементи от таблицата на Д. И. Менделеев или се получават от химични реакции между тях. Ето защо достатъчно условиеза установяване на референтна рамка за термодинамични величини е изборът на енталпии само за химически елементи като прости вещества. Прието е, че енталпиите на всички елементи в техните стандартни състояния са нула при стандартни условия – температура и налягане. Следователно химичните елементи в термодинамиката също се наричат стандартни вещества.
Всички други вещества се считат за съединения, получени чрез химични реакции между стандартни вещества (химични елементи в стандартно състояние). отделни вещества " Отправната точка за енталпиите за химични съединения (както и за елементи в нестандартни състояния) се приема за енталпия на реакцията на тяхното образуване от стандартни вещества, сякаш се извършва при стандартни условия. топлинният ефект (енталпията) на реакцията се определя експериментално при реални условия и след това се преизчислява до стандартни условия. Тази стойност се приема като стандартна енталпия на образуване химично съединение като индивидуално вещество.
При практически изчисления трябва да се помни, че в термохимията следното се приема като стандарт правило на знаците за характеризиране на енталпията. Ако по време на образуването на химично съединение топлината се откроява, знакът е избран " минус” – загуба на топлина за системата по време на изотермичен процес. Ако е необходима топлина за образуване на химично съединение усвоени, знакът е избран " плюс” – към системата се подава топлина от околната среда за поддържане на изотермичност.
Стандартни състояния
За такова състояние се избира равновесното, т.е. най-стабиленформа на съществуване (състояние на агрегация, молекулярна форма) химичен елемент при стандартни условия Това са например елементи в твърдо състояние - олово, въглерод под формата на графит, в течна форма - живак и бром, двуатомни молекули на газообразен азот или хлор, едноатомни благородни газове и др.
Стандартни обозначения
За обозначаване на всяко термодинамично свойство, изчислено при стандартно налягане от стандартна стойност и следователно наречено стандартен имот, използва се десният горен индекс 0 (нула) на символа. Че имотът е зачетен от избрания стандарт, се обозначава със символа “” пред алгебричния символ на термодинамичната функция. Температурата, на която съответства стойността на функцията, често се дава като десен индекс. например, стандартна енталпиявещества при 298,15 K се означава като
Стандартните енталпии на отделните вещества се приемат като топлина на тяхното образуване чрез химични реакции от стандартни вещества в стандартно състояние. Следователно, термодинамичните функции понякога се обозначават с долния индекс f(от англ образуване- образование): 
За разлика от енталпията, ентропията се изчислява по нейната абсолютна стойност при всяка температура. Следователно в обозначението на ентропията няма знак "": 
стандартна ентропиявещества при 298,15 K, 
стандартна ентропия при температура Т.
Стандартни свойства на веществата при стандартни условия, т.е. стандартни термодинамични функциисъбрани в таблици с термохимични количества и публикувани като справочници на термохимичните количества на отделните вещества.
Изобарните процеси най-често се срещат в действителност, тъй като технологичните процеси са склонни да се извършват в устройства, комуникиращи с атмосферата. Следователно справочниците с термохимични данни в по-голямата си част съдържат как необходимо и достатъчноинформация за изчисляване на всяка термодинамична функция, количество 
Ако са известни стойностите на стандартната абсолютна ентропия и енталпия на образуване, както и зависимост на топлинния капацитет от температурата, тогава могат да се изчислят стойностите или промените в стойностите на всички други термодинамични функции.
Химичните реакции се използват не само за получаване на крайни продукти. Много често е важно да се знае колко топлина може да се получи чрез изгаряне на определен вид гориво, колко работа може да се получи от различни химични реакции. Предварителното решение на въпроса за принципната възможност за протичане на определена реакция също е от огромно значение. Всичко това може да се направи чрез извършване на специални изчисления, базирани на познаване на термодинамичните параметри на веществата, участващи в химичния процес. Тъй като химичните трансформации са много разнообразни и в реакциите могат да участват повече от 100 химични елемента, възниква проблемът с избора на отправна точка за термодинамичните величини. За тази цел понятията се използват широко в термодинамиката стандартни състояния и стандартни условия.
Важна особеност на химичните реакции е, че по време на реакцията различни химични елементи не се трансформират един в друг. Това означава, че за да зададем началната точка за термодинамичните величини, можем да вземем всички химични елементи в стандартни състояния, абсолютно същотокакто по отношение на изходните вещества, така и по отношение на реакционните продукти.
В предишния раздел беше показано, че стойностите на енергийните параметри на химичните процеси обикновено зависят от пътя на реакцията. Това са например топлината на процес или работата на процес. Но въпреки това има условия, когато топлината и работата на процеса се определят еднозначно чрез определяне на крайното и началното състояние. В същото време процесите трябва да протичат при постоянен обем или налягане. Температурата на системата в края на процеса трябва да бъде същата като температурата в началото на процеса.В такива случаи схемата за извършване на термодинамични изчисления изглежда особено проста, както следва от фиг. 11.1.
Промяна в термодинамичния параметър при реакция
изходни вещества – крайни вещества
е равна на разликата между съответните параметри на образуването на крайните и изходните вещества. Например, промяната на енталпията в реакцията е
Промяната в реакцията на други количества се изчислява по подобен начин. За ентропия се използват абсолютни стойности на веществата
Обозначението на термодинамичните величини на фиг. 11.1 е снабден с допълнителни индекси. Индексът "o" показва, че разглежданата стойност характеризира стандартното състояние на веществото.
Индексът "g" идва от английска дума реакцияи ще се използва широко в бъдеще за характеризиране на количества, които се променят в реакциите. Индекс "f" (образуване)показва промяна в разглежданото количество в реакцията на образуване на съединение от прости вещества. Използването на индекса „g“ (или „f“) обаче има и друга важна функция: промяна на всяка термодинамична величина, записана във формата A g M,характеризира
ориз. 11.1. Схема за изчисляване на термодинамичните параметри на скоростта на изменение на химичните реакции Мпри реакция с промяна на единица за много голяма система, когато промените не засягат свойствата на системата. С други думи, величините с индекс "g" (или "f") характеризират диференциалните свойства на системата:
и, например,
при запазване на системните параметри непроменени (с изключение на стойността?). така че AM е промяната в стойността на M,а А x M е скоростта на промяна на стойността на M с дълбочината на реакцията. Стойността A x M характеризира наклона на кривата на зависимост на M от ?,.
Стойностите, необходими за изчисленията, се вземат директно от термодинамичните таблици, които са създадени на базата на експериментални и теоретични данни.
Понастоящем съвкупността от всички химични елементи под формата на прости вещества, които са в най-стабилни форми при 25 ° C, се използва като единична нулева референция. Например въглеродът се приема под формата на графит, бромът - под формата на течност. Изключения се правят за фосфор и калай. За фосфор като основно вещество се приема бял фосфор (съединение P4), а за калай - бял калай ((3-калай), тъй като тези вещества са по-достъпни. Избрани колекция от прости вещества формира основатаза термодинамични изчисления и всяко просто вещество, включено в основата, е основенвещество.
За да извършите термодинамични изчисления, използвайте параметрите на веществото в стандартни условия,които в съответствие с препоръката на IUPAC (за употреба от 1982 г.) са избрани, както следва:
1. Температурата на веществото в стандартно състояние е равна на температурата на системата:
2. Налягане над вещество в стандартно състояние или налягане на газообразно вещество в стандартно състояние (р°)се равнява на 1 бар:
До 1982 г. налягането в стандартно състояние е една атмосфера (1 atm = 101325 Pa). Въпреки че възможните разлики в референтните данни са малки, все пак се препоръчва да се обърне внимание на системата от единици, използвани за налягане в стандартно състояние.
- 3. За газообразни вещества като стандартни състояния се избират хипотетични състояния под формата на идеални газове.
- 4. За течни и твърди вещества вземете реални състояния при р°= 1 бар и температура Т.
- 5. Понякога се разглеждат хипотетични състояния на материята, например вода под формата на газ при налягане 1 bar и температура под 100 °C или под формата на лед при 25 °C.
- 6. Наричат се термодинамични величини, характеризиращи веществата в стандартни състояния стандартен.
Твърди се, че веществата са в стандартни състояния при температура T° = 298.15 K са при стандартни условия. Моля, имайте предвид, че няма нужда да бъркате стандартните състояния и стандартните условия: стандартните състояния са възможни при всяка температура, стандартните условия се отнасят само за температурата 25 °C.
Трябва да се отбележи, че на практика понякога се използват други стандартни състояния, ако това изглежда по-удобно. За твърди и течни вещества концепцията за стандартно състояние често се използва при всяко налягане, а не само при р°= 1 бар. За да обозначим стандартни количества, свързани с такива стандартни условия, ще използваме горния индекс „*“ (например, AN*).
За смеси и разтвори като стандарт се използва състоянието на идеална смес или разтвор с концентрация на вещество, равна на единица (моларност или молалност).
Понякога се заявява с Т= Dсистеми) и V= I' = 1 л.
Конвенционално приети състояния на отделни вещества и компоненти на разтвори при оценка на термодинамичните величини.
Необходимостта от въвеждане на „стандартни състояния“ се дължи на факта, че термодинамичните закони не описват достатъчно точно поведението на реалните вещества, когато налягането или концентрацията служат като количествена характеристика. Стандартните състояния са избрани от съображения за удобство на изчисленията и могат да се променят при преминаване от един проблем към друг.
В стандартни състояния стойностите на термодинамичните величини се наричат „стандартни“ и се обозначават с нула в горния индекс, например: G 0, H 0, m 0 са съответно стандартната енергия на Гибс, енталпията и химичния потенциал на веществото. Вместо налягане в термодинамичните уравнения за идеални газове и разтвори се използва фугитивност (летливост), а вместо концентрация се използва активност.
Стандартът IUPAC гласи
Комисията по термодинамика на Международния съюз за чиста и приложна химия (IUPAC) определи, че стандартното състояние е състоянието на системата, произволно избрано като стандарт за сравнение. Комисията предложи следните стандартни състояния на веществата:
- За газовата фаза това е (предполагаемото) състояние на химически чисто вещество в газовата фаза при стандартно налягане от 100 kPa (преди 1982 г. - 1 стандартна атмосфера, 101,325 Pa, 760 mmHg), което предполага наличието на идеални газови свойства .
- За чиста фаза, смес или разтворител в течно или твърдо агрегатно състояние, това е състоянието на химически чисто вещество в течна или твърда фаза при стандартно налягане.
- За разтвор това е (предполагаемото) състояние на разтвореното вещество със стандартна молалност от 1 mol/kg, при стандартно налягане или стандартна концентрация, като се приема, че разтворът е безкрайно разреден.
- За химически чисто вещество това е вещество в ясно определено агрегатно състояние при ясно определено, но произволно стандартно налягане.
Дефиницията на IUPAC за стандартно състояние не включва стандартна температура, въпреки че стандартната температура често се нарича 25 °C (298,15 K).