Sistemi: Introduzione e Classificazione

Nel mondo della chimica, l’idea di un sistema è fondamentale per comprendere e studiare le reazioni chimiche e i processi fisici.

In generale, in chimica e in altre scienze, un sistema è una porzione specifica dell’universo che viene considerata per uno studio o un’analisi particolare. Questa porzione può essere di varie dimensioni e può comprendere una varietà di sostanze, reagenti, prodotti o altre entità di interesse.

Ad esempio, un sistema chimico può essere costituito da reagenti che reagiscono tra loro per formare prodotti, mentre un sistema fisico può essere costituito da corpi che interagiscono sotto l’influenza di forze.

I sistemi in chimica possono essere classificati in diversi modi, tra cui aperti, chiusi, isolati, omogenei ed eterogenei. Ognuna di queste classificazioni offre una prospettiva diversa sul comportamento della materia e sulle sue interazioni.

Sistemi Aperti, Chiusi e Isolati:

  • Sistemi Aperti: In un sistema aperto, la materia e l’energia possono essere scambiate liberamente con l’ambiente circostante. Questi sistemi sono permeabili e interagiscono costantemente con il loro ambiente esterno. Un esempio comune di sistema aperto è una pentola di acqua bollente, in cui sia il vapore acqueo che il calore possono essere scambiati con l’ambiente circostante.
  • Sistemi Chiusi: I sistemi chiusi consentono lo scambio di energia con l’ambiente esterno, ma non di materia. Questo significa che la quantità di sostanza all’interno del sistema rimane costante, mentre può cambiare la forma o lo stato. Un esempio di sistema chiuso è una bombola di gas compresso in cui il gas può espandersi o contrarsi, ma la quantità totale di gas rimane invariata.
  • Sistemi Isolati: Nei sistemi isolati, non ci sono scambi di materia né di energia con l’ambiente circostante. Questi sistemi sono essenzialmente “sigillati” e operano senza alcun influsso esterno. Un esempio di sistema isolato potrebbe essere un thermos contenente una bevanda calda, dove il calore viene trattenuto all’interno senza essere disperso all’ambiente esterno.

Sistemi Omogenei ed Eterogenei:

  1. Sistemi Omogenei: In un sistema omogeneo, la composizione e le proprietà della materia sono uniformi in tutto il sistema. Questo significa che non ci sono variazioni significative nelle proprietà fisiche o chimiche in tutto il sistema.
  2. Sistemi Eterogenei: Nei sistemi eterogenei, la composizione e le proprietà della materia variano in tutto il sistema. Questi sistemi possono essere costituiti da più fasi distintamente separate, come una miscela di olio e acqua. In un sistema eterogeneo, è possibile distinguere chiaramente le diverse componenti del sistema.
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Altre Distinzioni:

Oltre alla distinzione tra sistemi aperti, chiusi e isolati, e sistemi omogenei ed eterogenei, ci sono altre classificazioni che possono essere utili per comprendere i sistemi in chimica. Un esempio sono i sistemi in equilibrio, in relazione al concetto di equilibrio chimico.

  • Sistemi in Equilibrio: un sistema si dice in equilibrio quando la velocità della reazione diretta è uguale alla velocità della reazione inversa, e le concentrazioni dei reagenti e dei prodotti rimangono costanti nel tempo. Questo stato di equilibrio può essere raggiunto in una reazione chimica quando le concentrazioni dei reagenti e dei prodotti raggiungono valori costanti nel tempo, anche se le molecole continuano a reagire tra loro.