Standardbedingungen
mehrdeutig verwendeter Begriff
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Der Ausdruck Standardbedingungen wird in naturwissenschaftlichen und technischen Fachbereichen verwendet und hat grundsätzlich zwei Bedeutungen:
- in der Physik, Chemie, Medizin, Biologie und Prozesstechnik zur Definition von einzuhaltenden Prozessbedingungen (vor allem Temperatur und Druck), um das Verhalten oder Ergebnis eines Prozesses mit einem anderen vergleichen zu können.
- in der Gasmengen- und Gasdurchflussmessung zur Definition von „Normvolumen“ und „Normvolumenströmen“ (s. auch Zustandszahl).
| Anwendungsbereich | Name der Bedingungen | Temperatur | Druck | Definition | Anmerkung |
|---|---|---|---|---|---|
| Physik | Normbedingungen, auch Normalbedingungen |
273,15 K ≙ 0 °C | 101,325 kPa = 1,01325 bar = 1 atm | DIN 1343[1][2] | gelten in Deutschland auch für die Angabe einer Gasmenge im Handel, siehe Normkubikmeter. |
| Chemie | Standardbedingungen oder STP-Bedingungen (standard temperature and pressure) |
273,15 K ≙ 0 °C | 100,000 kPa = 1,000 bar | IUPAC, 1982[3][4][5] |
Während die Normbedingungen als Bezugsgrößen verwendet werden, von denen ausgehend man umrechnet, werden Standardbedingungen oft verwendet, um Umrechnungen vermeiden zu können. In diesem Sinn ist die IUPAC-Festlegung auf exakt 1 bar moderner und wird insbesondere für die Angabe thermodynamischer Stoffeigenschaften bevorzugt. |
| Elektrochemie | 298,15 K ≙ 25 °C | Bei der Angabe des Standard-Redoxpotentials bezieht man sich auf die Standardbedingung, dass alle beteiligten Stoffe eine Aktivität von 1 besitzen. Redoxpotentiale entsprechen daher bei a=1 und 25 °C den Standardpotentialen. In diesem Fall ist der Standardzustand eines Stoffes in Lösung Aktivität a=1. Für die hier nicht ideal verdünnten Lösungen ist die Konzentration so einzustellen, dass das Produkt aus Aktivitätskoeffizientem (zu berechnen oder zu messen) und Konzentration 1 wird, da dies die Aktivität ist. In saurer Lösung bezieht man Potentiale auf das Potential von H3O+-Ionen, in basischer Lösung auf das von OH−-Ionen. | |||
| Biochemie | Standardbedingung „pH 7“ (neutrales Milieu) | ||||
| Medizin und Physiologie, insbesondere Atmungsphysiologie[6] |
STPD-Bedingungen (standard temperature, pressure, dry) |
273,15 K ≙ 0 °C | 1013,25 hPa = 760 mmHg | Wasserdampfpartialdruck p(H2O) = 0 kPa (trocken) | |
| BTPS-Bedingungen (body temperature, pressure, saturated) |
310,15 K ≙ 37 °C (normale Körpertemperatur des Menschen) |
tatsächlicher Luftdruck | p(H2O) = 6,25 kPa (Sättigungsdampfdruck bei 37 °C) | ||
| ATPS-Bedingungen (ambient temperature, pressure, saturated: tatsächliche Messbedingungen außerhalb des Körpers) |
Raumtemperatur | tatsächlicher Luftdruck | p(H2O) = Sättigungsdampfdruck bei jeweiliger Raumtemperatur | ||
| Messung physikalischer Größen, z. B. von Dichte, Drehwert oder Brechungsindex |
Laborbedingungen, Normalbedingungen |
293,15 K ≙ 20 °C (Maßbezugstemperatur) |
1013,25 mbar = 760 Torr (Bezugsluftdruck bei Siedepunktsangaben) |
Brechungsindices werden mit der NaD-Linie (589 nm) als Lichtquelle gemessen. | |
| Gaschromatographie | SATP-Bedingungen (standard ambient temperature and pressure) |
298,15 K ≙ 25 °C | 101,300 kPa = 1,013 bar | Die Normvolumina bei gaschromatographischen Messungen sind auf 25 °C und 101.300 Pa bezogen | |
| Luftfahrt | ISA (International Standard Atmosphere, Normatmosphäre) |
288,15 K ≙ 15 °C | 1013,25 hPa (= 29,92 inHg) auf Meereshöhe |
ISO 2533 | trocken, weitere Standardwerte für Temperatur- und Druckänderungen mit zunehmender Höhe |
| Druckluftindustrie | Standard reference atmosphere | 293,15 K ≙ 20 °C | 1 bar | ISO 8778 | (65 % relative Luftfeuchtigkeit) |
| 293,15 K ≙ 20 °C | 1 bar | DIN 1945-1 | p(H2O) = 0 kPa (trocken) |
StandardzustandBearbeiten
Der Standardzustand ist ein Zustand, welcher häufig als (willkürlicher) Referenzzustand benutzt wird.
Für einen gelösten Stoff wird häufig der fiktive Zustand bei der Standardkonzentration 1 mol/l unter Standardbedingungen und unter der fiktiven Bedingung unendlicher Verdünnung als Standardzustand verwendet[7]. In diesem Zustand unendlicher Verdünnung wechselwirken die gelösten Teilchen (fiktiv) nicht miteinander, jedoch wechselwirken die gelösten Teilchen mit dem Lösungsmittel. Fiktiv ist, dass die gelösten Teilchen nicht miteinander wechselwirken und dennoch bei der Standardkonzentration 1 mol/l vorliegen (bei der die gelösten Teilchen eigentlich recht starke Wechselwirkungen zeigen würden).
EinzelnachweiseBearbeiten
- ↑ DIN 1343 „Referenzzustand, Normzustand, Normvolumen; Begriffe, Werte“, Ausgabe Januar 1990.
- ↑ U. Grigull: Normvolumen und Normkubikmeter. In: Brennstoff, Wärme, Kraft. Band 19, Nr. 12, 1967, S. 561–563 (PDF [abgerufen am 18. August 2016]).
- ↑ J. D. Cox: Notation for states and processes, significance of the word standard in chemical thermodynamics, and remarks on commonly tabulated forms of thermodynamic functions. In: Pure and Applied Chemistry. Band 54, Nr. 6, 1982, S. 1239–1250, doi:10.1351/pac198254061239 (PDF-Datei; 226 kB [abgerufen am 8. Februar 2014]).
- ↑ Eintrag zu standard conditions for gases. In: IUPAC Compendium of Chemical Terminology (the “Gold Book”). doi:10.1351/goldbook.S05910 Version: 2.3.3.
- ↑ Eintrag zu standard pressure. In: IUPAC Compendium of Chemical Terminology (the “Gold Book”). doi:10.1351/goldbook.S05921 Version: 2.3.3.
- ↑ Schmidt, Lang: Physiologie des Menschen. 30. Auflage. Heidelberg 2007, ISBN 978-3-540-32908-4.
- ↑ Eintrag zu standard state. In: IUPAC Compendium of Chemical Terminology (the “Gold Book”). doi:10.1351/goldbook.S05925 .