Standardbedingungen
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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).
Standardtemperatur und -druck (STP) sind Standards von Bedingungen für den Zustand experimenteller Messungen, um verschiedenen Datensätzen vergleichen zu können. Die am häufigsten verwendeten Standards sind die der International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) und des National Institute of Standards and Technology (NIST), obwohl dies keine allgemein anerkannten Standards sind. Andere Organisationen haben eine Vielzahl von alternativen Definitionen für ihre Standardreferenzbedingungen festgelegt.
In vielen technischen Publikationen (Büchern, Zeitschriften, Anzeigen für Geräte und Maschinen) wird jedoch einfach von "Normbedingungen" gesprochen, ohne diese zu spezifizieren; oft wird der Begriff durch die älteren "Normalbedingungen" oder "NC" ersetzt. Dies kann in manchen Fällen zu Verwechslungen und Fehlern führen. Die gute Praxis bezieht immer die Referenzbedingungen von Temperatur und Druck mit ein. Wenn nicht angegeben, werden einige Raumumgebungsbedingungen angenommen, etwa 1 atm Druck, 293 K (20 °C) und 0 % Luftfeuchtigkeit.
| 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 | 298,15 K ≙ 25 °C | 1,000 bar | Standardbedingung „pH 7“ (neutrales Milieu), Konzentrationen der Reaktionspartner von 1 M (= 1 Mol/l)[6] | ||
| Medizin und Physiologie, insbesondere Atmungsphysiologie[7] |
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) |
Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
- ↑ 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.
- ↑ Standardbedingungen. In: Spektrum.de. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, abgerufen am 30. Januar 2021.
- ↑ Schmidt, Lang: Physiologie des Menschen. 30. Auflage. Heidelberg 2007, ISBN 978-3-540-32908-4.