UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA HOJA DE RUTA ESTRUCTURA MOLECULAR

ESTRUCTURA MOLECULAR 401586 HOJA DE RUTA LABORATORIO VIRTUAL

PRIMERA UNIDAD NOMBRE ACTIVIDAD PRÁCTICA: Simulación del efecto Compton NOMBRE DEL ENTORNO: Aprendizaje práctico OBJETIVO DE APRENDIZAJE: Identificar los fundamentos físicos que describen el efecto compton, relacionandolo con el efecto fotoelectrico.. TIPO DE ACTIVIDAD: Colaborativa TIEMPO DE DURACIÓN: tres semanas FECHA DE INICIO Y CIERRE DE LA ACTIVIDAD: De la tercera a la quinta semana 24 de febrero al 16 de marzo de 2015 DESCRIPCION DE ACTIVIDADES PRÁCTICAS Los estudiantes para el desarrollo de la práctica se organizan en grupos de acuerdo a la asignación realizada en el curso. Para lo cual cada estudiante puede ingresar, ejecutar las actividades propuestas y compartir sus análisis y conclusiones con los compañeros de equipo de manera que se construya el informe con los aportes y discusiones del grupo. Presentar una clara y concisa fundamentación teórica relacionada con las temáticas a trabajar en esta práctica. En la práctica simulada se calcula la constante λC y constante h de Planck de acuerdo a diferentes ángulos de incidencia del fotón. Para calcular la constante λ C se debe determinar la diferencia de longitudes de onda entre la radiación dispersada y la radiación incidente mediante el ingreso y modificación del ángulo en el detector. De igual manera se comprobará el rango de frecuencia en el cual se presenta el efecto Compton.

REQUERIMIENTOS DE SOFTWARE:

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Para la realización de las prácticas se recomienda trabajar preferiblemente en el navegador Mozilla Firefox y realizar la instalación de los programas Adobe reader, flash Player y Java; los cuales se encuentran dispuestos en el sector izquierdo del inicio del curso (software para descargar). PROCEDIMIENTO:

1. Ingresa a la dirección : http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cuantica/compton/Compton.htm 2. Realizar una lectura detallada de la descripción temática. 3. Ingresar en el detector un ángulo y, observar el choque del fotón y obtener datos de la radiación incidente y la radiación difundida. Ingresar diez ángulos y obtener los datos correspondientes. 4. Elaborar una tabla con los datos obtenidos y realizar las conversiones de Ặ a m. 5. Realizar los cálculos correspondientes a constante λc y constante de Planck h; correspondiente a tres datos presentados en la tabla. 6. Obtener y guardar datos de las gráficas. Presentar las gráficas en orden creciente de acuerdo a los ángulos. 7. Ingresar a la dirección 8. http://cerezo.pntic.mec.es/~jgrima/efectocompton.htm 9. Realizar una lectura detallada de la descripción de los cálculos presentados. 10. Allí realizar ensayos similares empleando los datos del simulador anterior y comparar los resultados obtenidos para ampliar la información.

Análisis: 1. Elaborar la tabla de datos obtenidos en los dos simuladores. 2. Realizar los cálculos correspondientes a constante λc y constante de Planck h; correspondiente a tres datos presentados en la tabla en la primera tabla y correspondientes al primer simulador. 3. Explicar la variación en la frecuencia con relación al ángulo. 4. A partir de los datos obtenidos en el segundo simulador hacer los cálculos correspondientes a la longitud de onda y frecuencia de la radiación dispersada. Tratar tres ángulos diferentes. 5. Graficar los datos obtenidos y hacer un descripción de los datos representados. Se cumple el principio de conservación de la energía? 6. Explique en qué rangos del espectro es observable el efecto Compton.

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7. Explique el efecto de las diferentes variables que se emplean en la simulación. 8. Cuál es la importancia del estudio del efecto Compton?

CONCLUSIONES Elabore las conclusiones correspondientes con el fenómeno trabajado. ESPACIO PARA REALIZARLO: La construcción del informe del laboratorio virtual se realizará en el foro dispuesto en el entorno de aprendizaje práctico. El informe terminado se sube en el entorno de evaluación y seguimiento. DESCRIPCION DE ENTREGABLE: El grupo deberá entregar un informe del laboratorio virtual realizado en formato pdf que comprenda 1. Portada 2. Objetivos 3. Marco teórico 4. Datos y/o observaciones 5. Gráficos 6. Cálculos y resultados 7. Respuesta a las preguntas 8. Conclusiones y discusión 9. Bibliografía CONDICIONES DE ENTREGA DEL PRODUCTO: Solamente se revisa un archivo por grupo subido en el entorno de evaluación y gestión. Archivo pdf. Con la relación del nombre y datos de los integrantes que participaron en el foro de construcción del informe. REFERENCIAS Franco García, Angel. El efecto Compton. Universidad del País Vasco. University Laboratory Experiments. Physics. Recuperado de http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cuantica/compton/Compton.htm#Referencias Efecto Compton (s.f). Recuperado de http://cerezo.pntic.mec.es/~jgrima/efectocompton.htm

¿Cómo presentar un informe de laboratorio? (2004). Universidad de Antioquia. Recuperado de http://docencia.udea.edu.co/cen/tecnicaslabquimico/01intro/intro02.htm

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SEGUNDA UNIDAD NOMBRE ACTIVIDAD PRÁCTICA: Simetría molecular NOMBRE DEL ENTORNO: Aprendizaje práctico OBJETIVOS DE APRENDIZAJE: Observar de manera virtual las operaciones de simetría en una molécula y deducir su relación con la teoría de grupos. Clasificar las moléculas de acuerdo a las características dadas por su simetría. TIPO DE ACTIVIDAD: Colaborativa TIEMPO DE DURACIÓN: tres semanas FECHA DE INICIO Y CIERRE DE LA ACTIVIDAD: De la octava a decima semana 28 de marzo al 15 de abril de 2015 DESCRIPCION DE ACTIVIDADES PRÁCTICAS Los estudiantes para el desarrollo de la práctica se organizan en grupos de acuerdo a la asignación realizada en el curso. Para lo cual cada estudiante puede ingresar, ejecutar las actividades propuestas y compartir sus análisis y conclusiones con los compañeros de equipo de manera que se construya el informe con los aportes y discusiones del grupo. Presentar una clara y concisa fundamentación teórica relacionada con las temáticas a trabajar en esta práctica. REQUERIMIENTOS DE SOFTWARE: Para la realización de las prácticas se recomienda trabajar preferiblemente en el navegador Mozilla Firefox y realizar la instalación de los programas Adobe reader, flash Player y Java; los cuales se encuentran dispuestos en el sector izquierdo del inicio del curso (software para descargar). PROCEDIMIENTO: 1. Se debe ingresar al simulador que se encuentran en las siguientes dirección

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http://symmetry.otterbein.edu/tutorial/index.html

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 mínimo dos moléculas en el simulador y a partir de ellas reconocer los elementos de simetría. Para cada caso capturar las imágenes y completar la información en el siguiente cuadro Molécula Imagen operación de Ejes y/o Descripción simetría : ejes y/o de planos de rotación presentes operación de simetría identidad

rotación

reflexión

inversión

eje de rotación impropio

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3. Ingresar a la gallería de imágenes e indagar ejemplos de moléculas que representen cada uno de los grupos puntuales y con la información e imágenes obtenidas completar la siguiente tabla. Tener en cuenta que las propiedades de simetría de la molécula que determinan un punto sin cambio definen el grupo puntual y que por ello se deben identificar los elementos de simetría. GRUPO PUNTUAL C1 C2

ELEMENTOS DE SIMETRÍA E, C2

FORMA

EJEMPLOS

Hidracina

Cs C2v C3v C∞v D2h D3h D4h D∞h Td Oh 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.

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Figura 6. Árbol de decisiones CONCLUSIONES Elabore las conclusiones correspondientes a la temática trabajada. ESPACIO PARA REALIZARLO: La construcción del informe del laboratorio virtual se realizará en el foro dispuesto en el entorno de aprendizaje práctico. El informe terminado se sube en el entorno de evaluación y seguimiento. DESCRIPCION DE ENTREGABLE: El grupo deberá entregar un informe del laboratorio virtual realizado en formato pdf que comprenda 1. Portada 2. Objetivos 3. Marco teórico 4. Datos y/o observaciones 5. Gráficos 6. Cálculos y resultados 7. Respuesta a las preguntas 8. Conclusiones y discusión 9. Bibliografía CONDICIONES DE ENTREGA DEL PRODUCTO: Solamente se revisa un archivo por grupo subido en el entorno de evaluación y gestión. Archivo pdf. Con la relación del nombre de los integrantes que participaron en el foro de construcción del informe.

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REFERENCIAS Symmetry.otterbein. (2013) Symmetry Resources at Otterbein University. Recuperado de http://symmetry.otterbein.edu/tutorial/index.html

TERCERA UNIDAD NOMBRE ACTIVIDAD PRÁCTICA: Orbitales atómicos y moleculares NOMBRE DEL ENTORNO: Aprendizaje práctico OBJETIVO DE APRENDIZAJE: Identificar orbitales hibridos y a partir de ellos construir diagramas de orbitales moleculares con un adecuado orden de llenado de orbitales enlazantes y antienlazantes. TIPO DE ACTIVIDAD: Colaborativa TIEMPO DE DURACIÓN: tres semanas FECHA DE INICIO Y CIERRE DE LA ACTIVIDAD: Semana 13 a semana 15 22 de abril al 7 de mayo de 2015 DESCRIPCION DE ACTIVIDADES PRÁCTICAS Los estudiantes para el desarrollo de la práctica se organizan en grupos de acuerdo a la asignación realizada en el curso. Para lo cual cada estudiante puede ingresar, ejecutar las actividades propuestas y compartir sus análisis y conclusiones con los compañeros de equipo de manera que se construya el informe con los aportes y discusiones del grupo. Presentar una clara y concisa fundamentación teórica relacionada con las temáticas a trabajar en esta práctica. REQUERIMIENTOS DE SOFTWARE: Para la realización de las prácticas se recomienda trabajar preferiblemente en el navegador Mozilla Firefox y realizar la instalación de los programas Adobe reader, flash Player y Java; los cuales se encuentran dispuestos en el sector izquierdo del inicio del curso (software para descargar).

PROCEDIMIENTO: 1. Ingresar a la dirección

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http://phet.colorado.edu/en/simulation/molecule-shapes

Teniendo en cuenta que las moléculas presentan en su estructura tanto pares libres como pares enlazantes de electrones; interactúe con el simulador y a partir de lo observado elija 6 moléculas que presenten estructura diferente y elabore un cuadro comparativo de ellas donde presente las siguientes características que permitan determinar su geometría molecular a partir del modelo RPECV y revisando para cada molécula el átomo central: Molécula Características Regiones de elevada densidad electrónica Representación del tipo de geometría molecular Estructura de Lewis & Langmuir Número de pares de electrones enlazantes Número de pares de electrones libres Ángulos de enlace Distribución de los pares de electrones

Recuerde que para determinar la geometría de este tipo de molécula es indispensable identificar las tres fuerzas de repulsión: repulsión de par libre vs par libre, repulsión de par libre vs par enlazante y repulsión de par enlazante vs par enlazante; pues los electrones en un enlace se unen por fuerzas de atracción que ejercen los núcleos de los átomos unidos. Los pares enlazantes ocupan menos espacio que los electrones libres y es por esto que los pares libres poseen mayor repulsión.

2. Revisar la información presentada en el simulador

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http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/medellin/nivelacion/uv00007/leccio nes/unidad%2014/geometria_pagina1b.swf A partir de las observaciones explique: a. b. c. d. e.

El significado de la existencia de orbitales híbridos en una molécula Qué es un orbital atómico? Qué es un orbital molecular? Diferencia entre enlaces sigma y pi Tipos y formas de superposición entre los orbitales atómicos mostrados en el simulador. f. Relación de los orbitales híbridos y la geometría molecular.

3. Ingresar a la dirección http://ocw.uc3m.es/ciencia-e-oin/quimica-de-los-materiales/Material-declase/tema-3.-el-enlace-quimico/skinless_view Examinar cuidadosamente la información relacionada distribución espacial de los orbitales moleculares. Seleccionar dos moléculas homonucleares y dos moléculas heteronucleares y con ayuda de las imágenes analizar:  Orbitales ocupados : σ, σ*, π, π*...  Para cada orbital molecular, identificar el orbital atómico u orbitales que formar el orbital molecular.  Escribir la configuración electrónica para la molécula. Indicando la configuración del MO apropiados: σ1s,σ*1s ,σ2s…, de acuerdo al orden de llenado apropiado.  Comparar la representación orbital molecular de la vinculación con el Lewis estructura y determinar el orden de enlace en cada caso. CONCLUSIONES Elabore las conclusiones correspondientes con la actividad trabajada. ESPACIO PARA REALIZARLO: La construcción del informe del laboratorio virtual se realizará en el foro dispuesto en el entorno de aprendizaje práctico. El informe terminado se sube en el entorno de evaluación y seguimiento. DESCRIPCION DE ENTREGABLE: El grupo deberá entregar un informe del laboratorio virtual realizado en formato pdf que comprenda 1. Portada 2. Objetivos

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3. Marco teórico 4. Datos y/o observaciones 5. Gráficos 6. Cálculos y resultados 7. Respuesta a las preguntas 8. Conclusiones y discusión 9. Bibliografía CONDICIONES DE ENTREGA DEL PRODUCTO: Solamente se revisa un archivo por grupo subido en el entorno de evaluación y gestión. Archivo pdf. Con la relación del nombre de los integrantes que participaron en el foro de construcción del informe. REFERENCIAS Formas moleculares. (2014).University of Colorado Boulder. http://phet.colorado.edu/en/simulation/molecule-shapes

Recuperado de

J. P. Diego,. (2008) El enlace químico. Universidad Carlos III de Madrid. Recuperado de : http://ocw.uc3m.es/ciencia-e-oin/quimica-de-los-materiales/Material-de-clase/tema-3.-el-enlacequimic Química. Superposición de orbitales atómicos (s.f.) Universidad Nacional de Colombia. Recuperado de http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/medellin/nivelacion/uv00007/lecciones/unidad%20 14/geometria_pagina1b.swf

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RÚBRICA APRENDIZAJE PRÁCTICO Cada uno de los informes de laboratorios virtuales presentados será evaluado a través de la siguiente rúbrica

VALORACION ÍTEM Objetivos

Fundamento Teórico

BAJA

MEDIA

ALTA

No presenta objetivos (0)

Presenta algunos objetivos (1) Presenta parte de los conceptos, teoría y/o leyes.

Presenta todos los objetivos (2) Presenta suficientes conceptos para realizar el informe (6)

No presenta teoría

(0) Datos /observacion es

No presenta datos experimentales o están equivocados (0)

(3) Presenta solamente algunos datos y observaciones. (3)

Gráficas /Cálculos

No presenta ejemplos de cálculos ni gráficos (0)

Análisis de resultados

Conclusiones

Referencias Bibliográficas

No hace análisis de resultados o están mal enfocados (0) No presenta conclusiones o están mal elaboradas (0) No presenta referencias

Presenta ejemplos de cálculos o gráficos incompletos (3)

Resuelve solamente algunas preguntas (3) Presenta solamente algunas conclusiones (3)

Presenta solamente algunas conclusiones

Presenta correctamente todos los datos y observaciones pedidos (6) Presenta ejemplos de cálculos o gráficos para todas las partes del informe (6) Hace un análisis de resultado correcto (7) Presenta conclusiones acordes a los objetivos (7) Presenta las conclusiones

PUNTAJE MÁXIMO 2

6*

6*

6*

7*

7*

4

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(2)

Presentación redacción y ortografía

(0) El documento presenta deficiencias en redacción, ortografía y presentación (0)

Presenta algunas deficiencias en presentación, redacción y ortografía

correspondientes a los objetivos (4) Presenta buena presentación, redacción y ortografía

2

(1) (2)

TOTAL

40 TOTAL INFORMES

125

*El informe dos tiene un punto adicional en estos ítems, pues equivale a 45 PUNTOS. Los informes 1 y 3 equivalen a 40 puntos.