Vakiotila (vakio-olosuhteet) — kemian määritelmä: 25 °C ja 1 atm
Vakiotila (25 °C, 1 atm) — selkeä kemian määritelmä ja käytännön esimerkit: miten lämpötila ja paine vaikuttavat aineiden olomuotoon.
Vakiotila on yleinen tapa mitata kemikaalien ominaisuuksia. Vakiotila on yleensä huoneenlämpötila (25 °C) ja normaali ilmanpaine (1 atm, ~14,7 psi). Jos lämpötilaa tai painetta ei ole ilmoitettu, käytetään usein vakiotilaa oletuksena. Esimerkiksi jos artikkelissa sanotaan "bromi on nestemäinen", se tarkoittaa yleensä, että bromi on nestemäinen vakiotilassa.
Mitä tarkalleen tarkoitetaan?
Termiä "vakiotila" käytetään käytännössä hieman eri tavoilla eri yhteyksissä. Tavallisin käytäntö kemian ja monien fysikaalisten ominaisuuksien ilmoittamisessa on 25 °C (298,15 K) ja paine noin 1 atm (= 101,325 kPa). Joissain lähteissä standardipaineena käytetään myös 1 bar (= 100 kPa). IUPAC suosittelee termodynaamisissa yhteyksissä vakiotilaksi usein paineeksi 1 bar ja lämpötilaksi 298,15 K, mutta käytännössä kirjallisuudessa esiintyy useita käytäntöjä, joten lähde kannattaa aina tarkistaa.
Eri määritelmät ja lyhenteet
- STP (standard temperature and pressure): historiallisesti yleinen määritelmä on 0 °C (273,15 K) ja 1 atm; tätä käytettiin esimerkiksi ideaalikaasun molaaritilavuuden laskemiseen (22,414 L/mol). Joissain yhteyksissä STP on määritelty eri tavoin, joten termi voi olla epäyhtenäinen.
- SATP (standard ambient temperature and pressure): tarkoittaa usein 25 °C ja 1 bar (tai 1 atm) — tämä on yleinen käytäntö kemiallisissa taulukoissa.
- Standarditila termodynamiikassa: merkitään usein ylikirjaimella ° (esim. ΔH°) ja paineena käytetään usein 1 bar; lämpötila voi olla erikseen ilmoitettu (usein 298,15 K = 25 °C).
Käytännön vaikutukset
Vakiotilan valinnalla on merkitystä, koska monet fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet riippuvat lämpötilasta ja paineesta. Esimerkiksi kaasuvariaatiot (moolitilavuus), faasirajat (sulat, kiehumispisteet) ja reaktiotermodynamiikka muuttuvat, jos käytetään 0 °C vs. 25 °C tai 1 bar vs. 1 atm. Siksi on hyvä:
- tarkistaa lähteestä, mitä tarkkaa vakiotilaa käytetään;
- mainita mittausolosuhteet aina, jos raportoit ominaisuuksia tai tuloksia;
- käyttää oikeita konversioita (esim. 25 °C = 298,15 K; 1 atm = 101,325 kPa ≈ 14,6959 psi; 1 bar = 100 kPa).
Esimerkki: bromi
Bromi on nestemäinen vakiotilassa, koska sen sulamispiste on noin -7,2 °C ja kiehumispiste noin 58,8 °C. Näin ollen 25 °C:n ja ~1 atm:n olosuhteissa bromi on selvästi neste.
Yhteenveto
Kun dokumentissa tai taulukossa ei ole erikseen mainittu lämpötilaa ja painetta, monissa kemian yhteyksissä oletetaan vakiotilaksi 25 °C (298,15 K) ja paineeksi 1 atm tai 1 bar. Koska määritelmissä on vaihtelua, varmista aina käyttämäsi lähteen määritelmä ennen kuin teet tarkkoja vertailuja tai laskelmia.
Etsiä