DESARROLLO DEL COMPONENTE PRÁCTICO PRÁCTICA VIRTUAL 2
INTEGRANTES GRUPO: 401582 DARLY D. GONZALEZ TORRES MARIO A. SUAREZ PEREZ ALEXANDER A. DE ARMAS FRANK C. CHAMORRO VILLAMIZAR
DIRIGIDO A: DOLFFI RODRIGUEZ
DIRECTOR DE CURSO: DOLFFI RODRIGUEZ
[email protected]
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNICAS, TECNOLOGICAS E INGENIERAS ESTRUCTURA MOLECULAR NOVIEMBRE 5 DE 2017
INTRODUCCIÓN En este informe de laboratorio se pondrán en uso los conocimientos adquiridos en la unidad 2 con a los temas abordados de de simetría molecular, operaciones de simetría, grupos puntuales puntuales de simetría, polaridad, estructuras estructuras de Lewis, la teoría de repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia y la teoría del enlace de valencia. valencia.
El objetivo de esta práctica es asimilar a través de varios simuladores virtuales de moléculas, cuáles son las operaciones de simetría y deducir su relación con la teoría de grupos
OBJETIVOS OBJETIVOS GENERALES
Comprender los conceptos de simetría molecular y geometría molecular a través de los postulados de las teorías de enlace. Predecir formas geométricas moleculares con los fundamentos de la simetría molecular y teorías de enlace como base en la argumentación de la naturaleza y propiedades de los enlaces químicos. Establecer conceptos teóricos de los orbitales atómicos a través de la relación de formas y solapamiento de orbitales para determinar su participación en la forma y energía de los orbitales moleculares que proporcionaran elementos de explicación a la geometría molecular.
OBJETIVO ESPECIFICO
Observar de manera virtual las operaciones de simetría en una molécula y deducir su relación con la teoría de grupos. Determinar en las moléculas vistas en los simuladores, el momento dipolar, longitud de enlace, ángulo de enlace, carga formal y polaridad de los enlaces.
PARTE I:
Los estudiantes para el desarrollo de la práctica se organizan de acuerdo a la asignación realizada en el curso. Para lo cual cada estudiante puede ingresar,
ejecutar
las
actividades
propuestas
y
compartir
sus
conclusiones con los compañeros de equipo de manera que se construya el informe con los aportes y discusiones del grupo. Procedimiento:
1. Se debe ingresar a los simuladores que se encuentran en las siguientes direcciones http://symmetry.otterbein.edu/tutorial/index.html
Figura 1. Captura de Imágenes simetría molecular http://www.molwave.com/software/3dmolsym/symmetry.htm
Figura 5. Captura imágenes simetría molecular Se sugiere ingresar a los dos y verificar la funcionalidad de ellos. El trabajo puede ser realizado desde cualquiera de los dos, pero es importante trabajar en ambos para complementar y profundizar en el dominio de la simetría molecular. 2. Elegir un ejemplo para cada caso que se muestra en la primera columna de la tabla y completar la información de acuerdo a lo arrojado por el simulador: Nombre de la Molécula identidad Bromoclorofluorometano CHFClBr
Imagen Ejes y/o planos operación de presentes simetría : ejes y/o de rotación No aplica
Operación de simetría (describir) Es la más simple de todas: ¡no hacer nada!
Al menos tienen el elemento de identidad.
rotación
Agua H2O
Tiene (1)eje de rotación apropiada C2
Las operaciones de rotación (tanto propia como incorrecta) ocurren con respecto a la línea llamada eje de rotación. Se realiza una rotación adecuada rotando la molécula 360 ° / n ,
Reflexión
Inversión
Amoníaco NH3
Etano C2H6
La operación de reflexión se 3 planos de puede simetría vertical (σ v ) representar de la 1 eje de rotación siguiente principal manera: tomar cada átomo de la molécula y moverlo hacia el plano de reflexión a lo largo de una línea perpendicular a ese plano. Continúe moviendo el átomo a través del plano hasta un punto equidistante del plano en el lado opuesto del plano. Si la configuración resultante es indistinguible de la original, decimos que existe un plano de simetría en la molécula.
1 centro de inversión , i ,
La operación de inversión ocurre a través de un único punto llamado centro de inversión ubicado en el centro de la molécula. (Tenga en cuenta que el centro de inversión puede coincidir o no con un átomo de la molécula). Cada átomo de la molécula se mueve a lo largo de una línea recta a través del centro de inversión hasta un punto a igual distancia del centro de
Eje de rotación impropio
Etano C2H6
Tiene un eje de rotación impropio eje S n
inversión. Si la configuación resultante es indistinguible de la original, decimos que existe un centro de inversión en la molécula. e realiza una rotación incorrecta girando la molécula 360 ° / n seguida de una reflexión a través del plano perpendicular al eje de rotación. Si la configuración resultante es indistinguible de la original, decimos que existe un eje de rotación incorrecto de n veces en la molecula
3. Ingresar a la gallería de imágenes e indagar ejemplos de moléculas que representen cada uno de los grupos puntuales indicados en la primera columnade la siguiente tabla. GRUPO PUNTUAL
ELEMENTOS DE SIMETRIA
C 1
C 1
FORMA E IMAGEN
EJEMPLOS
ethane-Br2Cl2
C 2
E, C 2
Hidracina
C S
C 2h4
ethylene-BrCl
C 2V
H 2o
Agua
C 3V
NH 3
ammonia
Ingresar a la gallería de imágenes e indagar ejemplos de mo léculas que representen cada uno de los grupos puntuales indicados en la primera columna de la siguiente tabla.
4. En el simulador http://symmetry.otterbein.edu/tutorial/index.html existe un menú para realizar un desafío (Challenge). Ingrese y diseñe la ruta o árbol de decisiones apropiada para clasificar cinco moléculas según su simetría y grupos puntuales.
Figura 2. Árbol de decisiones BH3 (Borano)
Figura 3. Árbol de decisiones 1,2 Dibromobenceno.
Figura 4. Árbol de decisiones Trans CicloOctanos
Figura 5. Árbol de decisiones Tetranitruro de TetraAzufre S 4N4
Figura 6. Árbol de decisiones Metano CH 4
PARTE II:
1. Ingresar a la dirección https://phet.colorado.edu/es/simulation/molecule-polarity Allí descargar o ejecutar el simulador polaridad de las moléculas.
Figura 7. Simulador polaridad de las moléculas Ejecutar en el programa ejemplos para moléculas con dos o tres átomos, en los cuales se realicen modificaciones en los valores de electronegatividad y diseñar una tabla comparativa con los datos trabajados como enlace dipolo, carácter de enlace.
MOLECULA
ENLACE DIPOLO
CARACTER DEL ENLACE
El enlace dipolo se
El carácter de enlace
hace más
es un poco más
prominente hacia la
prominente hacia
molécula B debido a
covalente
la electronegatividad mayor en B que en A
Se puede observar el En este caso no se enlace
de
la observa un carácter
molécula B y C en de enlace sinomás dirección positiva del bien una carga campo gracias
magnético parcial la cual se a
la hace más negativa
modificación de la para C, positiva para electronegatividad
B y neutra para A
de partícula C En este caso podemos observar el enlace dipolo muy prominente hacia la partícula A y el campo positivo esto se debe a la gran electronegatividad de la partícula A y la poca en la B
Para el caso del carácter de enlace podemos ver que es totalmente iónico por la modificación de la electronegatividad y su potencial electroestático también es muy notable.
3. Seleccione las moléculas reales y para cada una de ellas determine la geometría molecular de acuerdo a las teorías de enlace (Teoría de repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia y Teoría del enlace de valencia). 4. Describa las moléculas anteriores desde las propiedades que presenta: enlaces dipolo, cargas parciales, electronegatividad del átomo, densidad del electrón. 5. Ingresar a la dirección http://www.colby.edu/chemistry/webmo/mointro.html 6. Revisar la información presentada en la página. 7. Seleccionar moléculas de diferentes tipos como: moléculas con enlace iónico, moléculas con enlace covalente, compuestos iónicos, ácidos, óxidos y otros de los presentados en el simulador. 8. Observe las moléculas obtenidas en Jmol y cálcule: Cargas de los átomos involucrados en la molécula, momento dipolar, longitud de enlace, ángulo de enlace. 9. Construir la mejor estructura de Lewis según el modelo presentado para cada una de las moléculas. 10. Describa las características generales de la molécula de acuerdo a las teorías de enlace (Teoría de repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia y Teoría del enlace de valencia).
TIPO NOMBRE FORMULA
moléculas con enlace iónico Oxido de litio Li₂O O₁ Carga=-1718
CARGAS ATOMICAS
Li₂ Carga=0,859 Li₃ Carga=0,859
MOMENTO DIPOLAR LONGITUD DEL ENLACE ANGULO DEL ENLACE
0.00224 Debye Li₂ y O₁ = 1.7147 ang Li₃ y O₁ = 1.7147 ang LI₃ -O₁ -LI₂ = 179.9 grados
ESTRUCTURA DE LEWIS
TIPO NOMBRE FORMULA CARGAS ATOMICAS MOMENTO DIPOLAR
moléculas con enlace covalente Dioxido de carbono CO₂ C₁ Carga=0,696 O₂ Carga=0,348 O₃ Carga=0,348
0.00099 Debye Entre C₁ y O₂ =1.179 ang
LONGITUD DEL Entre C₁ y O₃ =1.179 ang ENLACE
Entre O₂ y O₃ =2.358 ang
ANGULO DEL ENLACE ESTRUCTURA DE LEWIS
O₃ -C₁ -O₂ = 179.9 grados
TIPO NOMBRE FORMULA
compuestos iónicos cloruro de berilio BeCl₂ Be₁ = 0.525
CARGAS ATOMICAS
CL₂ = -0.262 CL₃ = -0.262
MOMENTO DIPOLAR LONGITUD DEL ENLACE ANGULO DEL ENLACE
0.00016 Debye Entre BE₁ y CL₂ = 1.913 ang Entre BE₁ y CL₃ = 1.913 ang CL₃ -Be₁ -CL₂ = 179.9 grados
ESTRUCTURA DE LEWIS
TIPO NOMBRE FORMULA
ÁCIDOS ÁCIDO NITROSO HNO₂ N₁ = 0.033
CARGAS ATOMICAS
O₂ = -0.339 O₃ = -0.047 H₄ = 0.352
MOMENTO DIPOLAR
2.00448 Debye Entre N₁ y O₂ = 1.497 ang
LONGITUD DEL ENLACE
Entre N₁ y O₃ = 1.182 ang Entre O₂ y H₄ = 0.983 ang
ANGULO DEL ENLACE
ESTRUCTURA DE LEWIS
O₃-N₁-O₂ = 110.5 grados H₄-O₂-N₁ = 100.9 grados
TIPO NOMBRE FORMULA
OXIDOS Oxido de amina o Nitroxido NH₃O N₁ = -0.023
CARGAS ATOMICAS
O₂ = -0.641 H₃ = 0.221 H₄ = 0.222 H₅ = 0.221
MOMENTO DIPOLAR
5.52736 Debye Entre N₁ y O₂ = 1.372 ang
LONGITUD DEL ENLACE
Entre N₁ y H₃ = 1.051 ang Entre N₁ y H₄ = 1.051 ang Entre N₁ y H₅ = 1.051 ang
H₃-N₁-O₂ = 113.3 grados ANGULO DEL H₄-N₁-O₂ = 113.3 grados ENLACE H₅-N₁-O₂ = 113.3 grados
ESTRUCTURA DE LEWIS
CONCLUSIONES
A través del desarrollo del presente trabajo comprendimos la importancia de saber la configuración de los compuestos desde su estructura molecular, su tratamiento matemático y su geometría, las cuales nos ayudan a entender sus propiedades fisicoquímicas de todas las sustancias y compuestos que nos rodean, pues el conocimiento adquirido en esta practica nos ha modelado el pensamiento, viendo el mundo conocido desde otro punto de vista. La importancia de las practicas virtuales dentro del marco de aprendizaje de nuestra formación, son parte fundamental del desarrollo cognoscitivo de nuestras habilidades como futuros ingenieros; teniendo conciencia de la responsabilidad que tenemos por delante de transformar la economía de este país.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS
Medina V, J. & Frausto R, C. (2005). La Simetría Molecular. Conciencia Tecnológica, (27-30) Recuperado de http://hdl.handle.net/10596/7591 Cedrón, J., Landa, V., y Robles, J (2011). Química General. Material de enseñanza. Lima: Pontificia Universidad Católica del Perú. Recuperado http://hdl.handle.net/10596/7599 Pozuelo de Diego, Javier (2015). El enlace Químico. Recuperado de http://hdl.handle.net/10596/7600 Taylor T.J. Enlace Químico y Estructura Atómica. Recuperado de http://hdl.handle.net/10596/7588 García, S. (2014, Septiembre 15). Distribución electrónica, Recuperado de https://youtu.be/EuJHRxcAD50 University of Colorado Boulder. (2014). Formas moleculares. (2014). Recuperado de: http://phet.colorado.edu/en/simulation/molecule-shapes
Symmetry Resources at Otterbein University (2014) Westerville, OH 43081, EE. UU. symmetry Challenge. Recuoerado de: http://symmetry.otterbein.edu/tutorial/index.html
