État standard

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L'état standard d'un composé chimique pur est défini sous la pression standard : p° = 1 bar = 105 Pa. Pour l'état gazeux il s'agit de l'état de gaz parfait, état légèrement différent de l'état réel. Les tables élémentaires de thermodynamique chimique se limitent à la température de référence 298,15 K (25 °C) tandis que les tables complètes donnent les grandeurs thermodynamiques standard à diverses températures.

Remarque : Dans les anciennes tables, les données se réfèrent à la pression normale de 1 atm = 1,01325×105 Pa[1]. Concernant les données des tables ce changement n'a aucune conséquence pour les états liquide et solide et des conséquences généralement négligeables pour l'état gazeux.

Corps pur[modifier | modifier le code]

  • Pour un corps pur gazeux, on choisit le gaz parfait comme état standard. En fait, c'est un état hypothétique car un gaz n'est parfait que lorsque la pression est infiniment faible alors que la pression standard est de un bar.
  • Pour une phase condensée (solide ou liquide), l'état standard est le corps pur stable dans l'état physique considéré.
  • Pour un solide cristallisé, c'est la variété allotropique stable à la température choisie. Exemple : le carbone graphite est l'état standard dans les conditions normales de température, contrairement au carbone diamant qui est métastable.

Exemples d'état standard de quelques corps purs[modifier | modifier le code]

L'état standard correspond à leur forme stable à la température choisie ; par exemple ici, T = 298 K.

Élément chimique Symbole Numéro atomique Espèce chimique
de l'état standard
État Formule chimique
Hydrogène H 1 Dihydrogène Gazeux H2(g)
Hélium He 2 Hélium Gazeux He(g)
Carbone C 6 Graphite Solide C(graphite)
Azote N 7 Diazote Gazeux N2(g)
Oxygène O 8 Dioxygène Gazeux O2(g)
Fluor F 9 Difluor Gazeux F2(g)
Phosphore P 15 Phosphore blanc Solide P4(s)
Fer Fe 26 Ferrite Solide Fe()
Cuivre Cu 29 Cuivre Solide Cu()
Composé État Formule chimique
Méthane Gazeux CH4
Eau Liquide H2O
Chlorure de sodium Solide NaCl

Solutions : solvant et soluté[modifier | modifier le code]

Dans une solution liquide les états standard des constituants sont encore définis sous la pression p° = 1 bar. Mais l'état standard est diffèrent selon qu'un constituant est considéré comme le solvant ou comme un soluté. Pour un constituant donné les deux définitions possibles sont les suivantes :

  • Dans son état standard "solvant" il est à l'état de liquide pur ;
  • Dans son état standard "soluté" il est supposé être dans une solution qui conserverait les propriétés d'une solution assez diluée pour demeurer idéale jusqu'à la concentration standard fixée par convention à c° = 1 mol·L-1.

Il s'agit donc d'un état extrapolé, qui est souvent assez éloigné de l'état réel sauf dans les solutions qui restent idéales dans tout le domaine de concentration. Cette définition est analogue à celle de l'état standard d'un gaz qui est supposé demeurer parfait jusqu'à la pression p°. Dans un mélange de deux liquides, par exemple eau-alcool- chacun des deux constituants peut être considéré indifféremment comme le solvant ou le soluté, d'où en tout quatre états standard. Par contre lorsque l'on dissout un solide (exemple : chlorure de sodium) dans un liquide (exemple : eau) le solide est nécessairement le soluté.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Avant 1985, la pression standard était égale à la pression normale 1 atm = 101 325 Pa.

Article connexe[modifier | modifier le code]

Enthalpie de formation