Descobrint La Simetria

SE Tgnès08/04/19  

Alejandro Campayo FernándezTítol:          Descobrint La Simetria
Autor/a:     Alejandro Campayo Fernández
Tutor/a:      Cori Planelles Agramunt
Modalitat:  Ciències i tecnologia: Ciències de la Salut
Àrea:          Química
Centre:       Ins Altafulla
Localitat:   Altafulla

Objectius:
  1. Crear i animar imatges 3D de les estructures atòmiques que ajudin a entendre i estudiar la seva simetria de manera gràfica.
  2. Entendre les diverses teories que expliquen com els àtoms interactuen a l’hora de formar enllaços.
  3. Ser capaç d’interpretar la forma geomètrica d’una molècula, aplicant les teories d’enllaç estudiades.
  4. A partir de la geometria de la molècula i emprant la teoria de grups aplicada a la simetria, reconèixer els elements i les operacions de simetria de l’estructura i identificar, rigorosament, el grup puntual de simetria al qual pertany.
  5. Obtenir una coherència i cohesió interna que relacioni la part química, els conceptes matemàtics i l’estudi de la simetria de les molècules final.
Hipòtesi:

Un concepte tant estètic com és la simetria pot ser tractat amb les matemàtiques i l’estudi d’aquesta aplicat a les diferents geometries de les molècules permet validar les diferents teories de l’enllaç químic.

El procés:

On més he focalitzat els meus esforços ha estat a la confecció d’imatges que em permetin explicar de manera gràfica conceptes que d’altra manera no són gens fàcils d’entendre. Aquest en principi no era un dels meus objectius però m’he vist obligat a realitzar-lo degut a les poques imatges que es troben a internet per un tema tant concret com el que tracto. Per crear les il·lustracions m’he ajudat de molts programes d’entre els quals haig de destacar Avogadro per la seva utilitat.
Pel que fa a la informació analitzada per crear la memòria del meu treball, aquesta ha estat extreta en gran part de projectes universitaris per assegurar així la seva fiabilitat. Una vegada vaig haver trobat la informació, el repte que vaig tenir va ser redactar-ho de manera entenedora per així completar el meu objectiu de crear un treball pedagògic.
Finalment, l’últim repte amb que em vaig trobar va ésser relacionar els coneixements matemàtics i químics, adquirits a l’inici del procés, de manera que és seguís amb facilitat el contingut miltidisciplinar del meu treball.

Conclusions:

Les conclusions que vaig extreure del meu treball van ser les següents:
• Les operacions de simetria es descriuen matemàticament mitjançant la teoria de grups. En concret, en les molècules els elements de simetria s’intersequen en un punt i per això podem classificar-les en grups puntuals de simetria determinats.
• Per establir el grup puntual de simetria d’una molècula no cal determinar exhaustivament tots els seus elements de simetria sinó que n’hi ha prou amb buscar aquells elements característics que diferencien un grup d’un altre i això ens permet fer-ho sistemàticament a partir del diagrama de flux de la pàgina 12.
• Les operacions de simetria poden ser representades mitjançant matrius, ja que compleixen els requisits necessaris d’un grup matemàtic.
• La teoria de Lewis no explica de manera satisfactòria la geometria de molècules senzilles.
• El model de repulsió dels parells d’electrons en la capa de valència i la teoria de l’enllaç de valència amb hibridació d’orbitals obtenen resultats molt similars pel que fa a l’explicació de la geometria de les molècules.
• En cap cas es dona més d’un enllaç sigma en la interacció entre dos àtoms.
• La teoria d’orbitals moleculars no és estricament necessària per explicar la geometria de molècules senzilles.
• Les xarxes cristallines metàl•liques poden ser considerades un cas extrem d’enllaç covalent segons la teoria de bandes que es basa en la teoria d’orbitals moleculars.
Pel que fa als coneixements adquirits, gràcies a aquest treball ara comprenc el món subatòmic, sé com la simetria és tractada per les matemàtiques i entenc quines aplicacions pràctiques té.
D’altra banda, amb el meu treball de recerca he aprés a utilitzar l’editor d’equacions amb fluidesa i a crear imatges de bona qualitat ajudant-me de programes informàtics, així com a organitzar-me a l’hora de fer un treball d’una certa envergadura.
Dur a terme aquest treball ha fet que m’adonés que l’idea preconcebuda que els treballs d’àmbit científic han de basar-se inqüestionablement en resultats obtinguts a un laboratori és errònia. El meu projecte, de fet, està format per una recerca completament bibliogràfica i una part pràctica pedagògica amb un gran èmfasi en el seu contingut visual.

Llocs Web:
Presentació:

Fotos:

 

Foto 1.- Enllaços presents a l’hexafluorur de sofre
Foto 2.- Enllaços presents a l’àcid cianhídric
Foto 3.- Organigrama dels grups puntuals de simetria
Foto 4.- Un dels eixos de rotació impròpia de l’hexafluorur de sofre