SISTEM MATERIAL: KLASIFIKASI, FASE DAN CONTOH - KIMIA - 2025

Sistem material adalah sistem yang terdiri dari materi dan yang diisolasi dari sisa alam semesta untuk dipelajari. Materi ada di mana-mana, memberikan bentuk dan makna nyata pada persepsi kehidupan sehari-hari, tetapi ketika diinginkan untuk mempelajari sebagian materi, lingkungannya dihina dan kita berbicara tentang sistem materi.

Mereka sangat bervariasi, karena ada bahan murni dan komposit, serta berbagai keadaan dan fase agregasi. Bagaimana cara menentukan batas antara sistem material dan lingkungannya? Itu semua tergantung pada variabel yang dipertimbangkan. Misalnya, pada gambar di bawah setiap kelereng permen bisa menjadi sistem yang diteliti.

Namun, jika variabel warna akan diperhitungkan, maka perlu mempertimbangkan semua kelereng di mesin penjual otomatis. Karena mesin tidak menarik, inilah lingkungan kelereng. Jadi, sistem material dari contoh tersebut adalah massa kelereng dan propertinya (seperti permen karet, mint, dll.).

Namun demikian, secara kimiawi, sistem material didefinisikan sebagai zat murni atau campurannya, diklasifikasikan menurut aspek fisiknya.

Klasifikasi

Sistem material homogen

Materi yang dipelajari dapat menunjukkan tampilan yang seragam, di mana propertinya tetap konstan terlepas dari sampel yang dianalisis. Dengan kata lain: sistem semacam ini dicirikan dengan hanya memiliki satu fase materi pada pandangan pertama.

Zat dan senyawa murni

Jika suatu zat murni dianalisis, maka akan ditemukan bahwa sifat fisikokimia memiliki nilai dan hasil yang sama, meskipun banyak sampel yang diambil (dan di wilayah geografis yang berbeda).

Misalnya, jika sampel kalsium dibandingkan dengan sampel dari Asia, Eropa, Afrika, dan Amerika, semuanya akan memiliki sifat yang sama. Hal yang sama akan terjadi jika sampel karbon murni diambil.

Di sisi lain, senyawa murni juga mewujudkan hal tersebut di atas. Jika dijamin bahwa batu tulis terbuat dari satu-satunya bahan, maka itu akan diklasifikasikan sebagai sistem material yang homogen.

Namun, hal ini tidak terjadi pada sampel mineral, karena pada umumnya sampel mengandung kotoran dari mineral terkait lainnya, dan dalam hal ini merupakan sistem material yang heterogen. Demikian pula, sistem material seperti pohon, batu, gunung, atau sungai termasuk dalam klasifikasi yang terakhir.

Pembubaran

Cuka komersial adalah larutan asam asetat 5%; artinya, 5 mL asam asetat murni dilarutkan dalam 100 mL air. Namun, ini tampak seperti cairan transparan, meskipun sebenarnya merupakan gabungan dua senyawa murni (air dan asam asetat).

Sistem material heterogen

Berbeda dengan sistem homogen, dalam kelas sistem ini baik penampilan maupun sifat-sifatnya tidak konstan, tidak teratur sepanjang perluasannya.

Selain itu, dapat dikenakan teknik pemisahan fisik atau kimia, dari mana fase diekstraksi yang masing-masing dianggap sebagai sistem homogen.

Tahapan

Gambar atas menunjukkan status materi dan perubahannya. Ini terkait erat dengan fase materi karena, meskipun sama, mereka memiliki beberapa perbedaan halus.

Dengan demikian, fase sistem material adalah padat, cair dan gas. Artinya, untuk materi tertentu yang dianalisis, ia dapat mengadopsi salah satu dari fase sebelumnya.

Namun, karena interaksi dalam zat padat sangat kuat dan bergantung pada variabel seperti tekanan dan suhu, sistem mungkin memiliki atau tidak memiliki fase padat yang berbeda.

Misalnya, senyawa X, padat pada suhu kamar, memiliki fasa I; tetapi ketika tekanan di atasnya sangat tinggi, molekul-molekulnya mengatur ulang dengan cara yang lebih kompak, dan kemudian terjadi transisi dari fase I ke fase padat II.

Bahkan ada fase lain, seperti III dan IV, yang diturunkan dari II pada temperatur yang berbeda. Jadi, sistem material X yang homogen dari fasa padat semu dapat memperoleh hingga empat fasa padat: I, II, III dan IV.

Dalam kasus sistem cair dan gas, umumnya molekul hanya dapat mengadopsi satu fasa dalam keadaan materi ini. Dengan kata lain, mungkin tidak ada gas fase I dan gas fase II.

Diagram fase

Ada banyak diagram fase: beberapa untuk senyawa atau zat tunggal (seperti pada gambar di atas), dan lainnya untuk sistem biner (garam dalam air, misalnya) atau terner (tiga komponen).

Yang "paling sederhana" dari semuanya adalah diagram fase untuk suatu zat. Jadi, untuk zat hipotetis Y, fasa direpresentasikan sebagai fungsi tekanan (sumbu y) dan suhu (sumbu x).

Pada tekanan rendah itu adalah gas, berapa pun suhunya. Namun, ketika meningkatkan tekanan, gas Y diendapkan dalam Y padat.

Akan tetapi, pada temperatur di atas titik kritis Y, gas mengembun menjadi Y cair, dan jika tekanan juga dinaikkan (satu naik secara vertikal melalui diagram), cairan membeku.

Setiap garis mewakili kesetimbangan antara dua fase yang dipisahkannya: solid-gas, liquid-gas, solid-liquid, liquid-solid, dan solid-liquid-gas di triple point.

Selain itu, dari titik kritis Y, tidak ada perbedaan fisik yang ditunjukkan antara fasa gas dan fasa cair: ia membentuk apa yang dikenal sebagai fluida superkritis.

Contoh

- Balon adalah sistem material, karena isinya berbentuk gas dan, oleh karena itu, bersifat kimiawi; jika massa jenis gas kurang dari udara, balon akan naik ke langit.

- Sistem biner air-minyak memiliki dua fase: satu air dan yang lainnya, secara logis, minyak. Himpunan keduanya adalah sistem heterogen, sedangkan lapisan individu adalah sistem homogen. Jika Anda ingin mengekstrak minyak, Anda perlu melakukan ekstraksi cair-cair dengan pelarut organik dan mudah menguap.

- Sistem padat-padat dapat terdiri dari campuran gula putih dan gula merah. Di sini, perbedaan warna antar kristal membuat kasus ini menjadi sistem yang heterogen.

- Air laut adalah contoh lain dari sistem material yang homogen. Ini terdiri dari pelarutan banyak ion, yang bertanggung jawab atas rasa asin yang khas. Jika sampel air laut menguap dalam wadah, itu akan mengendap dalam garam putih.

Referensi

1. Sebuah Sistem dan Sekitarnya. Diperoleh pada 27 Mei 2018, dari: chem.libretexts.org
2. Antonio de Ulloa. Sistem material. . Diperoleh pada 27 Mei 2018, dari: 2.educarchile.cl
3. Daniel J. Berger. (2001). Diperoleh pada 27 Mei 2018, dari: bluffton.edu
4. Sistem dan Sekitarnya dalam Kimia. Diperoleh pada 27 Mei 2018, dari: chemteam.info
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (6 Februari 2018). Definisi Sistem Terbuka dalam Kimia. Diperoleh pada 27 Mei 2018, dari: thinkco.com
6. Pusat Penelitian Glen. Fase Materi. Diperoleh pada 27 Mei 2018, dari: grc.nasa.gov
7. Alison H. (2006-09-15). Peluncuran Balon. Diperoleh pada 28 Mei 2018, dari: flickr.com