Informe 1 Fundamentacion Geometrica.docx

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES INGENIERIA SANITARIA QUIMICA ORGANICA PRACTICA 1: FUNDAMENTACION GEOMETRICA PARFA EL MANEJO DE MODELOS MOLECULARES EN EL PROCESO DE CONSTRUCCION DE ESTRUCTURAS QUIMICAS. DAYSI BELTRAN.

RESUMEN La siguiente práctica tiene como fin instruir al estudiante de ingeniería sanitaria de manera didáctica sobre la construcción de modelos moleculares en el proceso de aprendizaje de los compuestos químicos, que permita identificar las diferentes estructuras tridimensionales de los grupos funcionales, proporcionando habilidades en cuanto al conocimiento de la geometría de cada uno de los compuestos y la interacción de las diferentes moléculas. A partir de la construcción de los ángulos de 35°, 55°, 45°, 60°, 110°, 120° y 180°.

AUUDON MOSCOSO Cod. 20132181026 ANYEL TORRES Cod. 20142181380

ABSTRACT. The following exercise is designed to instruct to the sanitary engineering student, of an educational way, the construction of molecular models in the learning process of chemical compounds. This allows to identify the different three-dimensional structures of the functional groups, providing skills in knowledge of the geometry of each of the compounds and interaction of the different molecules. From the construction of the angles 35 °, 55 °, 45 °, 60 °, 110 °, 120 ° and 180 °. PALABRAS CLAVE: Modelo molecular, estructura química, geometría INTRODUCCIÓN El siguiente artículo tiene como objetivo comprender la importancia de los modelos moleculares, en la construcción de diferentes estructuras químicas, para lo cual es necesario hacer dichos montajes en el laboratorio para adquirir el conocimiento sobre cada uno de los diferentes compuestos orgánicos.

entender con mayor grado de profundidad la escritura de los compuestos, percibiéndolo desde sus estructuras tridimensionales. OBJETIVOS 1.

Posteriormente se obtendrán los resultados que serán plasmados mediante archivos fotográficos, para después ser analizados y comprendidos de manera que el estudiante adquiera un conocimiento verídico y profundo de los diferentes modelos moleculares y sus diferentes estructuras tridimensionales. Que le permita al estudiante comprender la importancia de dichas estructuras químicas, y a partir de esto se pueda

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Adquirir habilidades y destrezas en la construcción de diferentes clases de ángulos 35°, 55°, 45°, 60°, 110°, 120° y 180°. Adquirir las destrezas y habilidades necesarias en el manejo y uso del sistema de construcción molecular. Elaborar estructuras moleculares.

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MARCO TEORICO

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Las estrategias didácticas que implican el uso de cajas con material experimental y con modelos moleculares, contribuye a optimizar los procesos de enseñanza y aprendizaje de la química orgánica desde varios aspectos. Primero, mejora el interés de los estudiantes, segundo, contribuye a disminuir la dificultad de comprender conceptos abstractos y hacerse más fácilmente una representación de ello, tercero, aporta a concebir las moléculas como estructuras tridimensionales capaces de interaccionar entre ellas. Cuarto, permite que los estudiantes, puedan dar explicaciones coherentes a las interacciones entre moléculas que dan producto a cambios químicos reconociendo que los mismos tienen razones lógicas y no son productos necesariamente inmediatos si no que implican la ruptura y formación de enlaces.

Una de las características principales de este modelo es la exactitud en la representación de las distancias interatómicas, además de ello solo muestran el esqueleto de la molécula y no cuentan con esferas

En principio, modelado molecular fue el nombre dado a la aplicación de la mecánica molecular para la determinación estructural, hoy en día se incluye en los métodos de la química cuántica y se caracteriza por el uso de técnicas gráficas para representar la estructura y comportamiento de las moléculas.

MATERIALES

Las moléculas tienen formas y tamaños que son determinados por los ángulos y distancias entre los núcleos de sus átomos componentes. De hecho los químicos con frecuencia se refieren a la arquitectura molecular cuando describen las formas y tamaños distintivos de las moléculas.

Modelos de armazón

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Modelos prearmados.

Este modelo es uno de los más adecuados para el estudio de una molécula puesto que representan a escala las dimensiones de los átomos y sus distancias.

PROCEDIMIENTOS. Se presenta como documento anexo, diagrama de flujo.

Kit de barras y esferas para modelos moleculares    

Esferas (24) Pines Transportador Bandas elásticas

RESULTADOS Los resultados se obtuvieron a partir del apoyo didáctico de las esferas y barras reportado mediante registros fotográficos.

Para esta práctica es importante tener en cuenta que la hibridación es la combinación de orbitales atómicos dentro de un átomo con el objetivo de la formación de nuevos orbitales híbridos Los orbitales atómicos híbridos son los que se sobreponen en la formación de los enlaces, dentro de la teoría del enlace de valencia, y justifican la geometría molecular. Existe una serie de modelos moleculares la cual se puede clasificar en tres grupos: -

Modelos de esferas y barras

En este modelo solamente se puede evidenciar relaciones geométricas de los átomos, mas no se observan la longitud ni las distancias interatómicas.

Verificación de ángulos

3 ALCANOS

ALQUENOS

Metano

Eteno Formado por ángulos 120º

Propeno Formado por ángulo de 110º (109.5º) Ciclo pentano

ALQUINOS Etino

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DISCUSIÓN DE RESULTADOS

La mitad de este ángulo será: 120° / 2 = 60°

La primera estructura química que construimos durante la práctica de laboratorio fue el Metano, de ello deducimos que la geometría del CH4 es tetraédrica, puesto que existen 4 pares que se enlazan y el átomo central que para el metano es el carbono, se ubica en el centro del tetraedro y los cuatro átomos están en los vértices, teniendo en cuenta que los ángulos son de 109.5°. Al realizar la construcción de los diferentes ángulos y estructuras de poliedros se revela notoriamente su ubicación, lo que nos permite establecer sus propiedades físicas y químicas. Las moléculas pueden ser distintas pero cada una de ellas tiene una estructura única y perfecta que les permite mantener a cierta distancia sus átomos de hidrogeno.

3. Si el ángulo a mide 36°, ¿Cuantos grados tiene cada uno de los ángulos restantes? Respuesta: Si el ángulo a mide 36° el ángulo b medirá los mismos 36°, y los dos ángulos restantes c y d miden 64° ya que el circulo está cortado en el centro por dos rectas transversales que hacen que el lado a y b sean iguales y los ángulos c y d sean el doble de los ángulos a y b. 4.

¿A que se denomina pirámide triangular?

Respuesta: Se denomina pirámide triangular a un poliedro, que tiene base triangular y sus caras laterales de igual forma.

La concepción de los angulos formados por los atomos de carbono reafirman la clasificación y tipo

Las sales iónicas son solubles en el agua por tanto se esperaría que no se solidificara.

Concepción

Demuéstrese las ecuaciones (4.2) y (4.4).

Cuestionario

Ecuación 4.2

Indique 3 compuestos inorgánicos que posean cada una de las formas geométricas estudiadas.

Una solución que está en equilibrio con el disolvente liquido solido puro entonces la condición de equilibrio:

Pentacloruro de fosforo.

µdisolvente en solución (T, p, x) = µsolido (T, p)

Metano

Respuesta:

Teniendo en cuenta que el sólido es puro, entonces su potencia químico no va a depender de ninguna composición variable. T es la temperatura de equilibrio, la de congelación de la solución, luego so la presión es constante, significa que T es función solo de x, si no lo es, entonces será solo función de x y de p.

Los ángulos Complementarios son aquellos

Luego si la solución es ideal:

Ángulos cuyas medidas suman 90º.

µº(T, p) + RTLnx = µsolido (T, p)

Trifluoruro de boro 2. ¿Cuánto mide un ángulo que es el doble de su complemento y la mitad de su suplemento?

El ángulo será : 2x = 2 * 30° = 60° Los ángulos suplementarios son aquellos cuya suma de medidas es 180° 60° + y = 180° y = 180° - 60° y = 120° El suplemento de 60° es el ángulo y = 120°.

Lnx= - µº(T, p)- µsolido (T, p) / RT Potencial químico de líquido puro entonces

µº(T, p)- µsolido (T, p)= ΔGfus , donde Gfus es la energía de GIBBS molar de fusión del disolvente punto a la temperatura T. De la ecuación anterior se llega a:

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Lnx= -ΔGfus / RT. Para saber cómo depende T de x se halla la parcial de T con respecto a x a p cte. Derivando la ecuación con respecto a x, a p cte se tiene:

1/x = - 1 / R [(∂( ΔGfus /T)) / ∂ T]p (∂T/ ∂ x) p

Si, por ejemplo existen componentes miscibles en fase liquida e inmiscibles en fase solida 

¿Hay eutécticos en mezclas de tres o más componentes?

No. Ya que el eutectico es una mezcla de dos componentes con punto de fusion o punto de vaporizacion mínimo

Luego se aplica la ecuación de Gibbs− Helmholtz se obtiene:

1/x = -ΔHfus/ RT2 (∂T/ ∂ x) p Sabemos que ΔH es la entalpia de fusión del disolvente puro a la temperatura T, diferenciando e integrando la ecuación anterior se obtiene:

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Luego: Lnx= -ΔHfus/ R [1/T – 1/ T0]

[1] Capparelli, Alberto. Fisicoquímica Básica. 1° Edición. Editorial de la Universidad de la Plata. Buenos Aires, Argentina. 2013. Pág. 27-28.

Ecuación 4.4 [2] Maron, Samuel & Prutton, Carl. Fundamentos de Fisicoquímica. 1° Edición. EDITORIAL LIMUSA. México, D.F. 1993. Pág. 362-364.

Se puede poner la expresión de la constante crioscópica de una forma más habitual usando la masa molar del disolvente expresada en g/mol

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¿Pueden existir zonas de inmiscibilidad en mezclas binarias con eutéctico?

[3] Wentworth, Wayne & Ladner, Jules. Fundamentos de Química Física. 1° Edición. Editorial REVERTÉ, S. A. España. 1975. Pág. 156, 185-186 [4] Atkins, Peter & De Paula, Julio. Química Física. Octava edición. Editorial medica panamericana. Buenos Aires, Argentina. 2008.

[5] Fisicoquímica disponible en http://webserver.dmt.upm.es/~isidoro/bk3/c07/T ermodinamica%20de%20las%20mezclas.pdf recuperado el 24 de octubre de 2014