Es toda porción de materia que interesa estudiar, delimitada por una superficie cerrada, real a ficticia, a través de la cual puede, o no, intercambiar materia y/o energía con su medio o alrededor.
Un sistema químico se define como la cantidad de materia o una región en el espacio delimitada para su análisis.
Tipos de sistemas químicos
- Sistema abierto: puede intercambiar con el entorno tanto materia como energía, generalmente en forma de calor. La masa y energía pueden entrar o salir libremente del sistema. Por ejemplo: La ebullición de agua en un recipiente abierto.
- Sistema cerrado: puede intercambiar energía con el entorno, pero no materia. La masa dentro del sistema permanece constante, pero la energía puede entrar o salir del sistema.
- Sistema asilado: no es posible el intercambio ni de materia ni de energía.
Sistema Químico
Para analizar los diferentes aspectos entorno al significado a un sistema químico, y comprender la idea central de los siguientes párrafos, es necesario conocer argumentos básicos.
Sistema
Un sistema puede ser el conjunto de arena, un conjunto de estrellas, un conjunto sistemático de palabras o símbolos que pueden o no tener relaciones funcionales entre sí.
Se llama sistema material a una porción limitada de materia, dentro del universo, que se separa real o imaginariamente, para su estudio. Aun cuando el sistema haya sido separado del universo que lo rodea, queda circundado por un medio. Durante el estudio del sistema material, dicho medio debe ser considerado. Dado el sistema formado por un recipiente que contiene a un gas, sumergido en un baño con agua a temperatura constante, el gas es el sistema bajo estudio, el termostato representa al medio y, los límites del sistema son las paredes del recipiente que contiene al gas. Dicho de esta manera, un sistema químico puede ser creado en base al estudio natural de los procesos físicos o químicos. Estos son creados por investigadores para su observación, y el estudio de las variables que intervienen dentro de dicho sistema creado, más que todo dentro de recipientes que permitan manejar y controlar cada uno de los componentes en observación. Partiendo de la definición anterior, se consideran además tres tipos de sistemas:
Si se habla de sistema abierto, se dicen que es aquel donde la masa y la energía pueden entrar y salir libremente del sistema… esto supone una interacción en el proceso químico, lo que además indica dependencia con los agentes externos al sistema como tal. Vaso con agua (evaporación), Olla de comida. Se pierde energía (enfría) y se pierde materia (interacción con el medio ambiente).
Si se habla de sistema cerrado, sería todo lo contrario, solo que este caso la energía puede salir mientras que la masa permanece estática, no habiendo de esta manera interacción con los factores externos del sistema. Por ejemplo: Un contenedor de material nuclear. Nada sale y nada entra.
Y por último el sistema cerrado y aislado donde la masa y la energía permanecen constantes y se consideran sistemas ideales. Por ejemplo: Bombilla de lámpara, termo. Porque si bien el contenido no sale, si se pierde calor o energía con el medio.
Constituyentes del sistema químico
Los constituyentes que forman cualquier sistema químico tienden a ordenarse en fases (minerales, soluciones líquidas y gaseosas) cuya composición y estructura dependen de las condiciones ambientales bajo las que está sometido el sistema. Cualquier orden o alteración que se les dé a los componentes en las distintas fases, puede alterar todo el sistema. Pero si las condiciones ambientales no cambian, no quiere decir siempre que el sistema se comporte estáticamente, esto es, que no exista movilidad de los átomos. De hecho, la condición de equilibrio en un sistema se describe en términos de ecuaciones químicas, de manera que los cambios que se producen en una dirección de la reacción pueden ser compensados muchas veces en un sentido contrario.
Punto de equilibrio
El punto de equilibrio se describe definiendo las condiciones ambientales y las proporciones y concentraciones de las fases, o lo que podría verse como el establecimiento de delimitaciones (condicionar el ambiente), las variables y cumplimiento de las fases una por una, dependiendo de las observaciones que se tengan en el avance del estudio. La alteración de una o más propiedades, implica una tendencia al cambio en el ordenamiento de la materia. Un nuevo ordenamiento nace del estado de desequilibrio del sistema para las nuevas condiciones, y se detendrá cuando se alcance un ordenamiento nuevo en equilibrio para estas condiciones. Así que para que un sistema alcance el equilibrio debe mantenerse sometido a unas condiciones constantes durante cierto tiempo, ya que las velocidades de los cambios o reacciones químicas que afectan al sistema no son muy elevadas. Y por eso, si las condiciones cambian a más velocidad que las reacciones, no dará lugar a reorganizar rápidamente la materia nuevamente. Por tal razón, se utilizan las ecuaciones químicas, que son las que muestran los diferentes y posibles cursos que podría tomar la materia y sí podría o ser importantes dentro del proceso de investigación. Y dichos aspectos son tratados por la cinética de reacción.
Formas de los sistemas químicos
Ahora bien, los sistemas químicos se pueden presentar de tres formas:
Empezando por el Homogéneo, que en todos los puntos de su masa contiene las mismas cualidades… Tal como: el aire seco filtrado, el agua destilada, una solución de salmuera, etc.
Por otra lado está el sistema Heterogéneo, cuya cualidades suelen ser distintas en cualquier punto que se estudie, tal es el caso del agua de arroz, aceite con alcohol, la neblina, etc.
Y el último es el inhomogéneo, que no presenta superficie de discontinuidad sino que es continuo, y al estudiarse dicho sistema, las semejanzas de sus propiedades se observan en los puntos más cercanos, en cambio las porciones separadas del mismo sistema, tiene cualidades diferentes. Es decir que toman propiedades dependiente o independiente según la forma de estudio o en la que se observa.
Lo interesante dentro de este tema, es que cualquier posible dispersión del estado de equilibrio en un sistema, tiene como resultado la transformación de todo mediante uno o varios procesos químicos que tienden a reorganizar la materia y restablecer el equilibrio. Esta reorganización se realiza mediante cambios en la composición de las fases existentes, produciendo fases nuevas, y/o destruyendo fases anteriores.
Los procesos de deterioro que afectan a los materiales utilizados como materiales de construcción y colocación dentro de un sistema químico creado, resultan de la condición de desequilibrio a que están sometidas las asociaciones de las partes materiales. No obstante, los procesos de alteración rara vez consiguen alcanzar el equilibrio en el medio ambiente atmosférico, ya que el sistema no permanece cerrado químicamente y la velocidad de cambio de las condiciones ambientales es mayor que las velocidades de reacción. De modo que comprender los sistemas como un todo, también está inmerso en la química y en el estudio de las cosas, tanto dependiente como independiente de un entorno o factor externo, y la alteración de un solo componente genera cambios y resultados aunque no necesariamente pero si en la mayoría de los casos.