Sistema químico

Un estudio publicado en "Environmental Health Perspectives", nos muestra una notable reducción de tóxicos con Bisfenol - A (BPA) y de algunos ftalatos, los cuales son sustancias ligadas a problemas esencialmente de la salud humana, por numerosas investigaciones, para ello es necesario eliminar durante tres días ciertas comidas enlatadas y con un mínimo contacto con plásticos que contienen este tóxico, se observará que los niveles de Bisfenol - A caen en un promedio de hasta un 75% al igual que se reducen los niveles de ftalatos.

En el estudio han participado científicos ligados al Silent Spring Institute y al Breast Cancer Fund, entidad que trabaja en prevenir el riesgo de cáncer de mama, aunque obviamente, el Bisfenol - A ha sido asociado a más riesgos aparte del cáncer de mama. Igualmente los ftalatos han sido asociados a un buen número de problemas, desde a mediados del siglo XX los trabajos se han desarrollado en USA; Mientras que en la Unión Europea esta prohibido definitivamente el uso del BPA, y, en Francia y Dinamarca se adopto la medida en el año 2010; y, en el Perú se piensa aplicar esta norma del no uso del BPA este 2011, pero existe ausencia de campañas que alerten de estos riesgos, a pesar de lo fácil que sería reducirlos. El Bisfenol - A está presente en una enorme variedad de productos de la vida moderna, desde biberones infantiles hasta en el recubrimiento interior de latas de comida, estructuralmente presenta la siguiente formula global: C15H16O2, es un sólido irritante que funde a 157oC. En el trabajo cotidiano, el científico esta ligado eneludiblemente a la toma de muestras; una muestra material de interés, es una porción de materia limitada a la que se le denomina sistema, si esta muestra se emplea dentro de un análisis químico se denomina "sistema químico". El trabajo desarrollado para determinar la toxicidad del BPA se determino mediante el empleo de muestras (sistemas químicos), siendo una de ellas las muestras de orina, en el cual se noto el aumento de los niveles en orina de Bisfenol - A, asociado a una disminución de la concentración espermática.


Empero, existe una gran diferencia entre Sistema y Cuerpo, y, esta diferencia radica en que un CUERPO es una porción limitada de materia que se toma, como una tiza, un borrador, un auto, una hoja de papel... observándose además dos clases distintas de cuerpos clasificadas de acuerdo a su composición, siendo  estas cuerpos homogéneos, constituidos de una sola clase de sustancias como dos litros de agua, un aro de oro, un botón,... y cuerpos heterogéneos, constituido por diferentes clases de sustancias como el lapicero, la leche, una bicicleta,... Mientras que un SISTEMA (Sistema material) es una muestra o cuerpo aislado, agrupación de cuerpos, parte de un cuerpo o parte de un conjunto de cuerpos que se han considerado para ser materiales de estudio, tal es el caso de la orina que se empleo para determinar la presencia del BPA, así también son sistemas materiales, una cierta cantidad de alcohol medicinal que se registra para analizar su composición, punto de ebullición; un poco de azufre que se registra en un crisol para determinar sus propiedades físicas y posteriormente sus propiedades químicas. Un sistema material puede presentarse de tres maneras diferentes que dependen de la forma como se  encuentran interiormente sus partículas, así podemos observar al sistema HOMOGÉNEO, que en todo los puntos de su masa posee las mismas propiedades, siendo continuas en toda su extensión tal como el aire seco filtrado, el agua destilada, una solución de salmuera,... por el contrario el sistema HETEROGÉNEO, presenta diferentes propiedades en cualquier punto que se analize respecto de toda su extensión, presentando superficies de separación, tal es el caso del agua de arroz, aceite con alcohol, la neblina,... el tercer tipo de sistema es el INHOMOGÉNEO, este sistema no presenta superficie de discontinuidad (es continuo), pero sus popiedades varían en forma gradual y contínua. Cuando se analiza este tipo de sistemas se encuentra que los puntos más próximos tienen propiedades semejantes, sin embargo, si se analiza porciones muy separadas una de otras, del mismo sistema, manifiestan propiedades diferentes, tal es son los casos de la atmósfera terrestre, o, cuando agregamos un colorante en agua y no la agitamos, en ambos casos se observa que las propiedades (intensivas) varian gradual y sistemáticamente. 


En el trabajo de laboratorio los sistemas son reales, pero sobre el papel la mayoría de veces el sistema es meramente ideal, esto nos permite un planteamiento más simple para el análisis de las muestras. Lo que rodea a un sistema se denomina Ambiente, y el límite de separación (con el sistema) de ambos es la Pared la cual es una referencia, a la que se le atribuye distintas propiedades que dependen del modo en que se analiza, así, estas constituyen verdaderas restricciones al proceso científico, tal es el caso en que la pared (de referencia o imaginario) puede modificar su volumen o mantenerlo constante (Isócoro), también puede ser aislante del calor (Adiabático: si no existe intercambio de calor, por lo que no es atravezado por ningún flujo calorífico), entonces la pared que constituye los límites de un sistema es importante por que nos ayuda a determinar si existe paso de materia o energía desde el sistema hacía su entorno o alrededores o desde estos al sistema. Se consideran tres tipos de sistemas:

1. Sistema Abierto.- Es aquel en el cual la masa y la energía pueden entrar o salir libremente del sistema, produciendo una interacción de la muestra con otras sustancias (o agentes químicos) además de manifestar una correlación con factores externos al sistema material. Así cuando se hierve el agua en un recipiente sin tapa, se observa que a medida que hierve se escapa del recipiente agua en forma de vapor, por lo que la masa del sistema disminuye con el consiguiente intercambio de energía.

2. Sistema Cerrado.- Es aquel en la cual la masa del sistema permanece constante, mientras que la energía puede ingresar o salir del sistema, no existiendo interacción con otras sustancias (o agentes físicos) localizados fuera del sistema. Así en la cocción del ladrillo, dentro de un horno cerrado cuyas paredes no son aislantes, sino conductoras de calor le permite al sistema intercambiar energía, pero a su vez mantener constante la materia (masa).

3. Sistema Cerrado y Aislado.- Es aquel en la cual la masa y la energía permanecen constantes, se puede considerar como sistemas ideales. Así, cuando se abre una botella de champan, el desarrollo del cumulo - nimbo, agua hervida (94oC) guardada en un termo por espacio de cinco minutos, son ejemplos de este sistema.

  
FASE (ψ).- Es aquella parte material homogénea de un sistema, la cual esta separada de otras partes materiales por medio de limites físicos o interfases. Si tenemos un recipiente abierto conteniendo agua hasta la mitad de su volumen con un cúbito de hielo flotando, el sistema presentará tres fases (trifásico, 3ψ), está comprenderá una parte sólida (hielo), otra parte líquida (agua) y otra parte gaseosa (mezcla de vapor del agua con el aire del entorno). La fase de un sistema considera todas las partes que tienen las mismas propiedades y por ende composición, así de este modo si existiese varios trozos de hielo, estos no constituirían fases distintas, sino una sola, la cual sería la fase sólida. De acuerdo al número de fases, los sistemas puedes ser: monofásicos (1ψ), difásicos (2ψ), trifásicos (3ψ),...

COMPONENTES DE UN SISTEMA (C).- Es aquel número mínimo de sustancias con las que se podría formar las fases de un sistema, así en un sistema formado por agua líquida, hielo y vapor de agua, existiría un componente, el agua, por lo que el sistema sería unitario (1C). De acuerdo al número de componentes un sistema puede ser: unitario (1C), binario (2C), ternario (3C),...

OBSERVACIÓN: En 1876, Gibbs estableció por primera vez, una relación constante entre el número de grados de libertad (L) de un sistema, número de componentes (C) y fases del mismo (F). Esta relación es conocida como "regla de fases", es un principio general, por lo que su validez es independiente de la composición atómica o molecular de las sustancias en consideración. Esta regla obedece a:

L = C - F + 2

Así, si el agua (1C) se encuentra en equilibrio entre dos medios físicos supuestos como el sólido y líquido (Sólido = Líquido) existiría dos fases (2F), entonces el grado de libertad (L) se calcularía así: L = C - F + 2
reemplazando: L = 1 - 2 + 2 = 1; esto implicaría que 1 (L = 1) es el menor número de variables independientes (P o T) que podrían combinarse arbitrariamente para que el estado del sistema quede definido.  

CONSTITUYENTES DE UN SISTEMA (ζ).- Su conceptualización depende de dos ópticas diferentes, pues desde el punto de vista físico los constituyentes son las diversas fases que integran a un sistema, así si tenemos agua líquida, hielo, vapor de agua y aire, los componentes de dicho sistema son agua y los componentes del aire (N2, O2, CO2, Ar,...), pero físicamente son tres constituyentes (sólido, líquido y gas); otro caso es la disolución de sal en agua, forma un sistema monofásico, pero se observa dos componentes, el agua y la sal. Desde el punto de vista químico, un constituyente (ζ) es aquella porción de un sistema vinculado a la estructura atómica de los componentes (esta claro, que optaremos por el punto de vista Químico); así, si tenemos una mezcla de gases: NH3, O2, CO2, Cl2, H2S, el sistema es monofásico (1ψ), con 5 componentes, quinario (5C) y seis constituyentes (N, H, O, C, Cl, S), 6ζ.


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