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Informe practica #1 (articulo cientifico), Fundamentacion geometrica para el manejo de modelos moleculares en el proceso de construccion de estructuras quimicas e hibridacion

  1. 1. FUNDAMENTACIÓN GEOMÉTRICA PARA EL MANEJO DE MODELOS MOLECULARES EN EL PROCESO DE CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS QUÍMICAS E HIBRIDACIÓN Pedro A. Rodríguez Ospina Laura G. Restrepo Carvajal ESTUDIANTES DE INGENIERÍA SANITARIA FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS Introducción Tradicionalmente, desde los niveles de educación escolar hasta inicios de la educación superior los fundamentos químicos inculcados en los jóvenes son bastante básicos y como consecuencia, el estudiante o aprendiz no fundamenta ni conceptualiza a plenitud una serie de información aprendida en su educación superior. En la actualidad, la implementación de alternativas industriales, comerciales y domesticas; en pro de un desarrollo sostenible han tenido un crecimiento considerable debido a los numerosos problemas medio ambientales que afronta nuestro entorno día a día. Para lo anterior, el conocimiento y adecuado uso de compuestos orgánicos resulta de vital importancia para una óptima formación académica. Cuando el estudiante tiene algún tipo de interacción con estructuras, formulas y ecuaciones químicas no está en condiciones de interpretarlas tridimensionalmente puesto que hasta el momento no ha recibido la educación propio para dicha asimilación, e indiscutiblemente
  2. 2. para que el aprendiz llegase a tener una cierta familiaridad con el comportamiento molecular de dichas sustancias, es necesario considerar su propia estructura o geometría y sus niveles de Hibridación. Aplicando lo anteriormente descrito, estratégicamente se han diseñado una serie de prácticas experimentales indispensables para la profundización y comprensión de dichos temas. Resumen La creciente conceptualización errónea de la estructura formada por algunas moléculas orgánicas, ha sido objeto de estudio y posterior aclaración en diferentes medios académicos. Lo anterior ha conducido a la implementación de estrategias y competencias académicas para fortalecer y aclarar dichos conocimientos que a concepción de algunos diseñadores curriculares, resultara de gran importancia a lo largo de nuestra formación académica y profesional. Abstract The growing erroneus conceptualization of the structure formed by some organic molecules has been a study subject and subsequent clarification on different academic media this has led to the implementation of strategies and academic competencies to etrenghten and clarify those knowledges, that some curriculum designers conceive that will have great importance througout our academic and profesional carreer Palabras claves Molécula, Bidimensional, Tridimensional, Sustancia, Geometría, Átomo, Química, Modelo, Armazón, Dimensión, Estérico, Poliedro, Angulo, Tetraedro, Hexaedro, Octaedro,
  3. 3. Propano, Metano, Ciclopropano, Eteno, Benceno, Hibridacion, Orbital, Valencia, Enlace. Objetivos 1. Adquirir habilidades y destrezas en la construcción de diferentes clases de ángulos (35°, 55°, 45°, 60°, 110°, 120° y 180°), entre otros. 2. Construir poliedros (Tetraedro, hexaedro, octaedro), con base en fundamentos geométricos. 3. Adquirir las habilidades y destrezas necesarias en el manejo y uso del sistema de construcción molecular. 4. Identificar los diferentes ángulos en las hibridaciones sp, sp2, sp3, sp3d, sp3d2. 5. Reconocer los diferentes tipos de combinaciones de los orbitales atómicos puros. 6. Construir los siguientes compuestos: hexano, propano, metano, ciclo propano, sp3 eteno, benceno sp2. Marco Teórico Geometría de modelos moleculares Es el tipo de estructura tridimensional que forman los átomos en una molécula, lo que permite identificar sus propiedades físicas y químicas, además de su poder de combinación o hibridación. Entonces, para dar un mayor entendimiento, los modelos moleculares voluminosos o tridimensionales presentan colores definidos en convenciones internacionales para ayudar a identificar los átomos. Se determinan comúnmente de la siguiente forma: Elemento Símbolo Color Carbono C Negro Hidrogeno H Blanco Oxigeno O Rojo Nitrógeno N Azul Azufre S Amarillo Fosforo P Violeta
  4. 4. Metales ----- Gris Halógenos ----- Verde Por otra parte existen tres tipos de modelos moleculares que se clasifican de la siguiente manera: 1. Modelos de esferas y barras: Con este tipo de modelos, solo se muestran las relaciones geométricas de los tomos, sin indicar una medida de radios atómicos ni distancias interatómicas. 2. Modelos-de-armazón: En estos modelos, solo se muestra el esqueleto de la molécula pero a diferencia de los anteriores, carecen de esferas y representan con precisión las distancias interatómicas. 3. Modelos-prearmados: En este tipo de modelos, se representan a escala las dimensiones de los átomos y sus sustancias. Hibridación Es el proceso mediante el cual, la combinación de algunos grupos de orbitales da lugar a un nuevo grupo de orbitales atómicos con la misma capacidad electrónica y con propiedades y energías intermedias iguales a las originales, es decir, Orbital S + Orbital P, dará lugar a dos orbitales designados como sp formando un ángulo de 180°. 1. La teoría del enlace valencia: Postula que los enlaces son el resultado de la compartición de electrones en orbitales solapados de diferentes átomos. 2. La teoría de los Orbitales moleculares: Postula la combinación de orbitales atómicos de diferentes átomos para formar orbitales moleculares, de manera que los electrones de esos átomos pertenecen a la molécula considerada como un todo.
  5. 5. Materiales Objeto Cantidad Esfera 14 Pin 40 Transportador 1 Manguera 4 Resultados Procedimos a la elaboración de cada uno de ángulos y poliedros propuestos anteriormente. Algunos ejemplos: Figura 1. Propano Figura 2. Ciclopentano. Figura 3. Etino Figura 4. Ciclo Butano Figura 5. Ciclo propano Análisis 1. Construyendo ángulos y estructuras de diferentes
  6. 6. poliedros se denotan claramente la ubicación de los mismos, por ello se logra determinar sus propiedades físicas y químicas. 2. La concepción de los ángulos formados por los átomos de carbono reafirman la clasificación y tipo de una molécula orgánica. 3. Cada molécula tiene una estructura perfecta que le permite tener a cierto margen de distancia sus átomos de Hidrogeno. Cuestionario 1. Indique 3 compuestos inorgánicos que posean cada una de las formas geométricas estudiadas. Rta. a. Trifluoruro de Boro (BF3) b. Pentacloruro de Fosforo (PCL5) c. Hexafluoruro de azufre (SF6) 2. Si el ángulo a mide 36°, ¿Cuántos grados tiene cada uno de los ángulos restantes ¿ Rta. B C A D 36 ° 36 ° 144° 144° 3. ¿Cuánto mide un ángulo que es el doble de su complemento y la mitad de su suplemento? Rta. El ángulo mide 60° ya que su complemento es 120° y su suplemento también. 4. ¿A que se le denomina pirámide triangular? Rta. Es un tipo de geometría molecular con un átomo en el vértice superior y tres átomos en las esquinas de un triangulo. Cuando los tres átomos en las esquinas son iguales, la molécula pertenece al grupo C3v
  7. 7. 5. Investigar 2 compuestos inorgánicos que presenten cada uno de los tipos de hibridación estudiados interiormente. Rta. Conclusiones 1. La geometría molecular resulta de vital importancia para la determinación de propiedades físicas y químicas de algunas moléculas. 2. Los pares de electrones en la capa de valencia de cualquier molécula se repelen entre si y tienden a mantenerse lo más alejados posible. 3. Los ángulos formados en la unión de dos o más átomos determina el tipo de hibridación que presenta. Bibliografía 1. SIENEO M. y Robert Plane. Quimica. Principios y aplicaciones. McGrew-Rill. Mexico. 1986. P. 174-175 2. http://rabfis15.uco.es/weiqo/ Tutorial_weiqo/Hoja8P1.html 3. WITTEN K, GAILEY K. Quimica general. 3ra edición, editorial McGraw-Hill, Madrid, 1999, p.13.

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