Vakiotila (vakio-olosuhteet) — kemian määritelmä: 25 °C ja 1 atm

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.