Keadaan standar

Dalam kimia, keadaan standar dari suatu material (zat, campuran atau larutan murni) adalah titik referensi yang digunakan untuk menghitung sifatnya dalam kondisi yang berbeda. Pada prinsipnya, pilihan keadaan standar bersifat sembarang, meskipun International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) merekomendasikan seperangkat keadaan standar konvensional untuk penggunaan umum.^[1] IUPAC merekomendasikan penggunaan tekanan standar p^o = 10⁵ Pa.^[2] Tegasnya, suhu bukanlah merupakan bagian dari definisi keadaan standar. Sebagai contoh, seperti yang dibahas di bawah ini, keadaan standar gas secara konvensional dipilih untuk berada pada satuan tekanan (biasanya dalam bar) gas ideal, tanpa memandang suhu. Namun, sebagian besar tabel kuantitas termodinamika dikompilasi pada suhu tertentu, paling sering 29.815 K (29.542 °C; 53.207 °F) atau, terkadang dan tak umum, pada 27.315 K (27.042 °C; 48.707 °F).

Keadaan standar seharusnya tidak terbingungkan dengan suhu dan tekanan standar (STP) untuk gas,^[3] atau dengan larutan standar yang digunakan dalam kimia analitik.^[4]

Untuk material atau zat tertentu, keadaan standar adalah keadaan referensi untuk berbagai sifat termodinamika material seperti entalpi, entropi, energi bebas Gibbs, dan untuk banyak standar material lainnya. Perubahan entalpi pembentukan standar untuk unsur dalam keadaan standarnya adalah nol, dan konvensi ini memungkinkan berbagai kuantitas termodinamika lainnya untuk dihitung dan ditabulasikan. Keadaan standar suatu zat tidak harus ada di alam: misalnya, adalah mungkin untuk menghitung nilai uap pada suhu 298.15 K dan 10⁵ Pa, walaupun uap tidak ada (sebagai gas) di bawah kondisi tersebut. Keuntungan dari praktek ini adalah bahwa tabel sifat termodinamika yang disiapkan dengan cara ini adalah konsisten.

Keadaan standar konvensional

Banyak keadaan standar adalah keadaan non-fisik, sering disebut sebagai "keadaan hipotetis". Namun demikian, sifat termodinamika mereka terdefinisi dengan baik, biasanya oleh ekstrapolasi dari beberapa kondisi yang membatasi, seperti tekanan nol atau konsentrasi nol, ke kondisi yang ditentukan (biasanya satuan konsentrasi atau tekanan) menggunakan fungsi ekstrapolasi yang ideal, seperti larutan ideal atau perilaku gas ideal, atau dengan pengukuran empiris.

Gas

Kondisi standar untuk gas adalah keadaan hipotetis yang dimiliki sebagai zat murni yang mematuhi persamaan gas ideal pada tekanan standar (10⁵ Pa, atau 1 bar). Tidak ada gas nyata yang memiliki perilaku ideal secara sempurna, tetapi definisi dari keadaan standar ini memungkinkan koreksi untuk non-idealitas untuk dibuat secara konsisten untuk semua gas yang berbeda.

Cairan dan padatan

Keadaan standar untuk cairan dan padatan hanyalah keadaan zat murni yang mengalami tekanan total 10⁵ Pa. Untuk sebagian besar unsur, titik referensi dari ΔH_f^o = 0 didefinisikan untuk alotrop yang paling stabil dari unsur tersebut, seperti grafit dalam kasus karbon, dan fase-β (timah putih) dalam kasus timah. Sebagai pengecualian adalah fosfor putih, alotrop fosfor yang paling umum, yang didefinisikan sebagai keadaan standar meskipun faktanya hanya metastabil.^[5]

Zat terlarut

Untuk zat dalam larutan (zat terlarut), keadaan standar adalah keadaan hipotetis yang akan ada pada molalitas atau jumlah konsentrasi keadaan standar namun menunjukkan perilaku pengenceran tak terbatas. Alasan untuk definisi yang tidak biasa ini adalah bahwa perilaku zat terlarut pada batas pengenceran tak terbatas dijelaskan oleh persamaan yang sangat mirip dengan persamaan untuk gas ideal. Oleh karena itu mengambil perilaku pengenceran tanpa batas menjadi keadaan standar memungkinkan koreksi untuk non-idealitas untuk dibuat secara konsisten untuk semua zat terlarut yang berbeda. Molalitas keadaan standar adalah 1 mol kg⁻¹, sedangkan konsentrasi jumlah keadaan standar adalah 1 mol dm⁻³.

Penulisan

Pada saat perkembangannya di abad kesembilan belas, superskrip simbol Plimsoll (^⦵) diadopsi untuk menunjukkan sifat non-nol dari keadaan standar.^[6] IUPAC merekomendasikan dalam edisi ke-3 dari Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry simbol yang tampaknya adalah tanda derajat (°) sebagai pengganti tanda plimsoll. Dalam publikasi yang sama tanda plimsoll tampaknya dibangun dengan menggabungkan tanda derajat dengan garis coret horizontal.^[7] Berbagai simbol yang serupa digunakan dalam literatur: huruf kecil O yang dicoret (^o),^[8] nol superskrip (⁰)^[9] atau lingkaran dengan garis horizontal di mana garis memanjang melewati batas lingkaran (U+29B5 ⦵ lingkaran dengan garis horizontal) atau diapit oleh lingkaran, membagi lingkaran menjadi dua (U+2296 ⊖ minus dalam lingkaran).^[10][11] Jika dibandingkan dengan simbol plimsoll yang digunakan pada bejana, garis horizontal harus melewati batas lingkaran; perhatian harus diambil untuk tidak membingungkan simbol tersebut dengan huruf Yunani theta (huruf kapital Θ atau ϴ, huruf kecil θ ).

Lihat pula

• Suhu dan tekanan standar
• Larutan standar

Referensi

1. IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, edisi ke-2 ("Buku Emas") (1997). Versi koreksi daring:  (2006–) "standard state".
2. IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, edisi ke-2 ("Buku Emas") (1997). Versi koreksi daring:  (2006–) "standard pressure".
3. IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, edisi ke-2 ("Buku Emas") (1997). Versi koreksi daring:  (2006–) "standard conditions for gases".
4. IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, edisi ke-2 ("Buku Emas") (1997). Versi koreksi daring:  (2006–) "standard solution".
5. Housecroft C.E. and Sharpe A.G., Inorganic Chemistry (2nd ed., Pearson Prentice-Hall 2005) p.392
6. Prigogine, I. & Defay, R. (1954) Chemical thermodynamics, hlm. xxiv
7. 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), hlm. 60
8. IUPAC (1993) Quantities, units and symbols in physical chemistry (also known as The Green Book) (2nd ed.), hlm. 51
9. Narayanan, K. V. (2001) A Textbook of Chemical Engineering Thermodynamics (8th printing, 2006), hlm. 63
10. "Miscellaneous Mathematical Symbols-B" (PDF). Unicode. 2013. Diakses tanggal 19 Desember 2013. 
11. Mills, I. M. (1989) "The choice of names and symbols for quantities in chemistry". Journal of Chemical Education (vol. 66, number 11, November 1989 hlm. 887–889) [Note that Mills (who was involved in producing a revision of Quantities, units and symbols in physical chemistry) 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. Mills also says that a superscript zero is an equal alternative to indicate "standard state", though a degree symbol (°) is used in the same article]

Bacaan lebih lanjut

• 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. (dalam bahasa Inggris). 54 (6): 1239–50. doi:10.1351/pac198254061239. 
• IUPAC–IUB–IUPAB Interunion Commission of Biothermodynamics (1976). "Recommendations for measurement and presentation of biochemical equilibrium data" (PDF). J. Biol. Chem. (dalam bahasa Inggris). 251 (22): 6879–85. ^{[pranala nonaktif permanen]}