自由能与自发性
标准态(standard state)
标准态是大家约定好的、某物质的「老家基地」——一个固定、写得清清楚楚的条件,人人都拿它当共同的起跑线。因为能量和自由能永远只有作为差值才有意义(焓和吉布斯能并不存在一个你能钉死的绝对零点),化学家就需要一个公用的参考,好让一个人算的数和另一个人算的数能加在一起。这个参考,就是标准态。
按惯例,标准态是指:纯物质,在恰好 1 bar 的指定压强下(接近普通大气压),处于其在所关心温度下最稳定的形态——通常标注在 25°C。对于溶液中的溶质,标准态则是浓度为每升 1 摩尔且表现得像理想溶液。相对这条基准线测得的量,会带上一个小小的上标圆圈,例如 ΔG° 或 H°,标明它们是「标准」值。
它为什么重要:多亏了标准态,诸如标准生成焓、标准吉布斯能这类列表数据,才能拼合起来去预测任何一个反应,哪怕是没人做过的反应。一句老实话:「标准」固定了压强(和浓度),却没固定温度——25°C 只是最常用的选择,所以查表时务必看清它假设的是哪个温度。
碳的标准态是石墨,而不是金刚石——所以石墨的标准生成焓被定义为恰好零,而金刚石相对石墨这个老家基地一量,则略微为正。
在选定条件下最稳定的形态,定下了那个零点。
参考压强在 1982 年从 1 atm 改成了恰好 1 bar;差别很小(约 1%),但这意味着很旧的表和新表会略有出入。那个上标符号严格说是一个「载重线符号」(圆圈中加一道水平横线)。
又称
另见