Articulo De Modelos Moleculares

Un experimento de laboratorio utilizando modelos moleculares

Para una clase de química introductoria.

Shahrokh Ghaffari

Departamento de Química de la Universidad de Ohio, Zanesville, Zanesville, OH 43701; ghaffari@ohiou.edu

El uso de modelos moleculares se remonta a la mitad del siglo 19 (1). Desde entonces, se ha convertido en una herramienta cada vez más popular, tanto en la enseñanza (2-12) como en la investigación (13). Este uso ha sido excepcionalmente beneficioso en química orgánica y bioquímica (5-11). Y sin excepción en todos los manuales de laboratorio de química general hay un experimento utilizando modelos moleculares para el estudio de la geometría de las moléculas orgánicas.

Estos modelos ayudan a los estudiantes a visualizar la geometría de una molécula y conceptualizar un carácter particular, físico o químico de la misma. Hoy en día, hay diversidad de modelos moleculares disponibles en el mercado, hay desde muy costosos como también los hechos en casa de bajo costo (14-22).

Tabla 1. Código de color de los átomos.

Átomo Color

Carbono Negro

Hidrogeno Azul Claro

Oxigeno Rojo

Nitrógeno Azul Oscuro

Figura 1: Ejemplos o combinaciones de 6 moléculas de H2O llenas o individuales.

Tabla 2. Combinaciones de 6 paquetes individuales y sus modelos moleculares.

Numero de modelos Numero de moles Masa/gramo

6 (1 paquete) 1

9 (1.5 paquetes) 1.5

12 (2 paquetes) 2

18 (3 paquetes) 3

Aunque los modelos se han utilizado para mostrar las reacciones químicas a nivel molecular (23), no se han utilizado de la misma manera en el presente artículo. Se presenta un enfoque diferente que utiliza modelos moleculares como una ayuda para el aprendizaje, ya sea en el aula o en el laboratorio, para enseñar los conceptos básicos de la química general. La respuesta de los estudiantes fue muy positiva. Ellos podrían fácilmente hacer la conexión entre el trabajo con modelos y conceptos relacionados, y así se compromete activamente su proceso de aprendizaje.

Procedimiento General

1. a cada grupo de estudiantes se le dan dos cajas de Modelos moleculares y las instrucciones para utilizar los códigos de colores que figuran en la tabla.

2. Para ayudar a los estudiantes a construir los modelos moleculares correctamente se utilizan las fórmulas en las ecuaciones químicas.

Concepto de Mol

Los estudiantes hacen tres series de seis modelos de moléculas de H2O (o cualquier otra molécula sencilla). Un conjunto de los seis modelos es un paquete, que se juntan con una banda de goma para mantenerlos juntos. Un paquete de seis modelos moleculares representa una mol. Este ayudará a los estudiantes a tener una ayuda visual y también ser capaz de contar el número de piezas para responder a preguntas relacionadas.

mediante el uso de los seis paquetes de modelos moleculares los estudiantes pueden responder a preguntas tales como (i)

¿Cuántas moléculas de H2O hay en 1, 1,5 o 2 moles de H2O? (Figura 1) (ii) ¿Cuántos moles de H2O son 9, 12, o 15 moléculas de H2O? o (iii) cual es el número de átomos de hidrógeno que hay en 0.5, 1, o 2 moles de H2O?

Masa Molar

La masa de un paquete de seis modelos moleculares (una mol). Es medido. Esto representa la masa molar de la sustancia química. A continuación, un número diferente de seis paquetes o cualquier combinación de modelos moleculares individuales de seis, tales como los de la Tabla 2, se pesan y son tabulados.

Balanceo de ecuaciones químicas

Para ayudar a los estudiantes a conceptualizar los principios básicos de equilibrar las ecuaciones químicas o una simple ecuación química desequilibrada tal como la siguiente se utiliza:

CH4 + O2 CO2 + H2O

Para ayudar a los estudiantes las fórmulas estructurales se pueden dar, así:

H

C + O O O C O +

H H H

Figura 2. Tres conjuntos de modelos de O2 y CH4

Tabla 3. Número de reactivos y productos.

Reactivos Productos

Compuesto Numero

Compuesto Numero

CH4 1 CO2 1

O2 2 H2O 2

Cada grupo de alumnos tiene tres juegos de modelos de CH4 y O2 (Figura 2). Los estudiantes comienzan con un único modelo de CH4 y uno de O2 para hacer modelos de CO2 y H2O. Después dos modelos moleculares de H2O se construyen usando partes de los modelos de O2 y CH4, los estudiantes se dan cuenta de que no hay suficientes átomos de oxígeno para que se forme el modelo de CO2. En este punto, a ellos se les permite usar otro modelo de O2, siempre y cuando recuerden el número de cada modelo que utilizan en una tabla como la Tabla 3. Con un átomo de carbono a la izquierda y el segundo modelo

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