Main menu

Pages

تعرف على STP في الكيمياء  Learn About STP in Chemistry


تعرف على STP في الكيمياء
Learn About STP in Chemistry



 في الكيمياءSTP  هو اختصار لدرجات الحرارة والضغط القياسية.

وفقًا للاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) ، فإن القيم المعتمدة حاليًا لدرجة الحرارة والضغط القياسيين هي 273.15 كلفن (0 درجة مئوية) و 100 كيلو باسكال بالضبط (0.986923 ضغط جوي) (كيلو باسكال = كيلوباسكال(.

الغرض من الـ STP هو تزويد الكيميائيين بقيم أساسية مشتركة يمكن من خلالها تفسير البيانات ومقارنتها.

لم يتم قبول تعريفات IUPAC لـ STP عالميًا. لا تزال معظم كتب الكيمياء ، على سبيل المثال ، تستخدم قيمة ضغط قياسية تبلغ 1 atm. تستخدم الصناعات المختلفة معايير مختلفة ، اعتمادًا على اهتماماتهم بالضبط. على سبيل المثال ، يعرّف المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) الـ STP بأنه 293.15 كلفن (20 درجة مئوية) و 1 ضغط جوي (101.325 كيلو باسكال) ، ويحدد المعيار الدولي للشروط المترية (ISMC) STP بأنه 288.15 كلفن ( 15 درجة مئوية) و 101.325 كيلوباسكال. على الرغم من أن القيم الدقيقة لـ STP قد تتغير من سياق إلى آخر ، فإن الفكرة الأساسية هي نفسها ؛ توفر قيم STP مجموعة متفق عليها بشكل عام من الظروف التجريبية لمراقبة ووصف سلوك المواد.




  STP أو درجة الحرارة والضغط القياسية :

 يطلب الكيميائيون تعريفات STP لأن سلوك المادة يختلف اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على درجة الحرارة والضغط. تعطي تعريفات STP للكيميائيين نقطة مرجعية مشتركة لوصف كيف يتصرف الغاز في ظل الظروف "العادية". يستخدم العلماء معايير مثل تعريفات STP لغرضين:

1.       لتحديد مقاييس كمية معينة.

2.      السماح بتجارب متسقة وقابلة للتكرار.

 تخيل أن شخصًا ما أخبرك أن الحجم المولي للميثان هو 22.4 لترًا (L). الحجم المولي للمادة هو مجرد مقياس لمقدار المساحة التي يشغلها مول واحد من تلك المادة. هذه القيمة بحد ذاتها ليست مفيدة للغاية. من المعروف أن حجم الغاز يختلف اختلافًا كبيرًا فيما يتعلق بالضغط ودرجة الحرارة ، لذلك يمكن أن يكون للغاز أحجام مولارية متعددة ، اعتمادًا على درجة الحرارة والضغط بالضبط. يحتاج الشخص إلى تحديد درجة الحرارة والضغط لجعل قياس الحجم المولي 22.4 لترًا أكثر دقة. يتفق العلماء على درجة حرارة وضغط محددين مسبقًا لمعرفة الخصائص الكمية للغازات. وكما نعرف تمامًا ، يبلغ حجم مول واحد من أي غاز عند STP (273.15 كلفن ، 100 كيلو باسكال) 22.4 لترًا. القياسات الكمية للغاز ، مثل الحجم والتدفق الحجمي وقابلية الانضغاط ، يجب تحديد كل ذلك فيما يتعلق بالضغط المحدد ودرجة الحرارة.




استخدامات STP

يمكن استخدام قيم STP المقبولة للتنبؤ بسلوك الغازات في الظروف العادية. باستخدام معادلة قانون الغاز المثالي PV = nRT يمكننا حساب الخصائص التي يجب أن يمتلكها غاز معين تحت ضغوط ودرجات حرارة مختلفة. في هذا المثال ، سوف نستخدم قيمة ضغط قياسية تبلغ 1 ضغط جوي من أجل التبسيط ، وبما أن القيمة الأكثر شيوعًا لثابت R (0.08206) يتم التعبير عنها من حيث ضغط ضغط الهواء.

 

س: ما هو حجم عينة من 1.4 مول من غاز الهيدروجين (H2) في STP؟

تذكر أن شروط STP محددة على أنها 273.15 كلفن و 1 ضغط جوي. قيمة R هي 0.08206. في معادلة قانون الغاز المثالي ، يتم التعبير عن P بشكل عام من خلال توصيل هذه القيم في معادلة قانون الغاز المثالي التي تعطينا:

( 1 ضغط جوي) (V) = (1.4 مول) (0.08206) (273.15 كيلو) = 31.4 لتر.

1.4 مول من غاز الهيدروجين تشغل 31.4 لترًا من المساحة. لاحظ كيف أن حساب الإجابة لم يعتمد على أي خواص معينة لغاز الهيدروجين ، فقط على كميته.





أشكال أخرى من STP


نظرًا لأن الظروف المختبرية نادرًا ما تتضمن STP ، فإن المعيار الشائع هو درجة الحرارة والضغط المحيطين القياسية أو SATP ، وهي درجة حرارة 298.15 كلفن (25 درجة مئوية ، 77 درجة فهرنهايت) وضغط مطلق يبلغ 1 atm بالضبط (101،325 باسكال ، 1.01325 بار).

الغلاف الجوي الدولي المعياري أو ISA والغلاف الجوي الأمريكي المعياري هما معياران مستخدمان في مجالات ديناميكيات الموائع وعلم الطيران لتحديد درجة الحرارة والضغط والكثافة وسرعة الصوت لمجموعة من الارتفاعات عند خطوط العرض الوسطى. مجموعتي المعايير هي نفسها على ارتفاعات تصل إلى 65000 قدم فوق مستوى سطح البحر.

يستخدم المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) درجة حرارة 20 درجة مئوية (293.15 كيلو ، 68 درجة فهرنهايت) وضغط مطلق قدره 101.325 كيلو باسكال (14.696 رطل ، 1 صراف آلي) ل STP. يستخدم معيار الدولة الروسية GOST 2939-63 الشروط القياسية 20 درجة مئوية (293.15 كلفن) و 760 مم زئبق (101325 نانومتر / متر مربع) والرطوبة الصفرية. الشروط القياسية الدولية للغاز الطبيعي هي 288.15 كلفن (15.00 درجة مئوية ؛ 59.00 فهرنهايت) و 101.325 كيلو باسكال. وضعت كل من المنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO) ووكالة حماية البيئة الأمريكية (US EPA) معاييرهما الخاصة أيضًا.



الاستخدام الصحيح للمصطلح  STP

يمكننا أيضًا استخدام شروط STP لمعرفة كيفية تصرف الغاز تحت درجة حرارة وضغط معينين. وهذا مثال:

 س: إذا كان حجم الغاز 0.13 لتر عند ضغط 5 atm و 300 كلفن ، فماهو الحجم في ظروف STP؟

الحل:

لمعرفة الجواب ، يمكننا استخدام قانون مشتق من قانون الغاز المثالي الذي ينص على أن نسبة ناتج الضغط والحجم إلى درجة الحرارة تظل ثابتة بالنسبة لكمية ثابتة من الغاز. رياضيا ، هو:


 P1V1 / T1 = P2V2 / T2


باستخدام هذه المعادلة ، يمكننا إيجاد الحجم الجديد. توصيل القيم التي نحصل عليها:


 (0.15L)(5atm)/300K = V2(1atm)/273.15K)

Solving for V2 gives us:

(0.15L⋅5atm/300K)⋅273.15 = V2 = 0.68 L

وبالتالي ، سيكون حجم الغاز 0.68 لترًا في ظروف STP.







المصادر:

  • Doiron, Ted (2007). "20 °C – A Short History of the Standard Reference Temperature for Industrial Dimensional Measurements". National Institute of Standards and Technology. Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology.
  • McNaught, A. D.; Wilkinson, A. (1997). Compendium of Chemical Terminology, The Gold Book (2nd ed.). Blackwell Science. ISBN 0-86542-684-8.
  • Natural gas – Standard reference conditions (ISO 13443). Geneva, Switzerland: International Organization for Standardization. 1996.
  • Weast, Robert C. (Editor) (1975). Handbook of Physics and Chemistry (56th ed.). CRC Press. pp. F201–F206. ISBN 0-87819-455-X.



Comments

contents title