État standard

L'état standard ou conditions standard de température et de pression (CSTP) 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 = 1,013 25×10⁵ Pa. 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

• 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

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 $\alpha$	Solide	Fe($\alpha$)
Cuivre	Cu	29	Cuivre $\alpha$	Solide	Cu($\alpha$)

Composé	État	Formule chimique
Méthane	Gazeux	CH4
Eau	Liquide	H2O
Chlorure de sodium	Solide	NaCl

Solutions : solvant et soluté

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.

Article connexe

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