Visualizaciones en Química

1. Introducción

Visualizaciones en química es una web creada por el Profesor Pascual Lahuerta del Departamento de Química Inorgánica de la Universitat de València, con la colaboración del Profesor Ángel Herráez de Biomodel. En ella podemos encontrar diferentes simulaciones. En la página de inicio las encontramos clasificadas por tipos, encontrándose en la fila central, las que están adaptadas para la educación secundaria.

https://www.uv.es/quimicajmol/index.html

Este proyecto utiliza imágenes interactivas y animaciones elaboradas con JSmol, un visualizador de estructuras que permite una correcta y fácil visualización de estructuras. Es compatible con todas las plataformas.

2. Simulaciones ESO y Bachillerato

En este apartado, podemos ver diferentes animaciones de estructuras y procesos químicos. 

Cada una constará de las siguientes partes:

A la izquierda encontraremos el índice (1), con los diferentes contenidos que se pueden desarrollar. Cuando seleccionamos uno de ellos, aparece un menú con diferentes entradas (2). Cada vez que pulsamos sobre uno de los nombres, aparecerá la estructura o animación en la ventana de la derecha (3). Debajo de la ventana (4) encontramos un título, una pequeña descripción y en ocasiones alguna sugerencia de ejercicio.

2.1. Interacción con las estructuras

Como vimos en las simulaciones 3D en Biomodel, si clicamos sobre la ventana negra que muestra la estructura con el botón izquierdo del ratón y arrastramos, la estructura girará y podremos observarla desde diferentes ángulos. 

Pulsando el botón derecho del ratón sobre la ventana, aparecerá un menú contextual con el que podemos interaccionar con la imagen de la simulación. Veremos las opciones más interesantes:

• Archivo: nos ofrece las opciones de cargar una imagen, guardarla o bien exportarla. Esta última opción puede ser útil para descargar una imagen en jpg, png,... y poderla añadir a un archivo de texto.
• Vista: En lugar de hacerlo con el ratón, este submenú permite ver la imagen desde diferentes puntos de vista.
• Estilo: En patrón, podemos elegir la forma de representar la estructura, con bolas y varillas, solo varillas, esferas, esquemática, etc. Estereografía, nos muestra la imagen doble con un pequeño giro entre ellas, de manera que con unas gafas 3D o poniéndonos "bizcos" podemos ver la estructura 3D con profundidad, incluso rotándola con el ratón.
• Color: Los átomos aparecen coloreados según un patrón CPK, pero en situaciones puntuales podemos querer diferentes colores por molécula, por enlaces,... O bien cambiar el color de fondo.
• Tamaño: Permite acercar o alejar la estructura. El mismo efecto se puede conseguir con la rueda central del ratón.
• Mediciones: Nos permite activar/desactivar la visualización de mediciones y nos proporciona las instrucciones. Una vez hechas, se puede mostrar un listado con las medidas. También se pueden borrar si nos hemos equivocado o bien ya no las necesitamos. Para medir distancias, clicaremos sobre uno de los átomos y después haremos doble clic sobre el otro. Si queremos medir ángulos, clicaremos sobre un átomo, luego sobre el central y finalmente haremos doble clic en el última.
  

2.2. Interacción con las animaciones

Cuando la simulación incluye una animación, nos aparece un menú a la derecha del recuadro, que nos permite interactuar con la reproducción.

Arriba a la derecha nos aparece un botón (1) que nos abre la animación o imagen en una ventana más independiente y más grande. 

Debajo nos aparecen las opciones de animación (2):

• Stop: si lo pulsamos la animación se para.
• Lento: la animación se reproduce lentamente para apreciar mejor los cambios.
• Rápido: para que la animación vaya más deprisa, por ejemplo, en una segunda visualización.
• Repetir: la animación vuelve a empezar desde el principio, a la velocidad que se había seleccionado previamente.

2.3. Contenidos

En química puede resultar complicado asimilar los conceptos vistos en clase, debido a que no es posible ver los cambios a nivel atómico/molecular. En este sentido, el uso de modelos nos puede ayudar a visualizar estas transformaciones, cosa que no podemos hacer en el laboratorio.

Dentro del apartado de Simulaciones para ESO y Bachillerato, podemos encontrar contenidos relacionados con:

• Elementos y compuestos: Representación de las estructuras de elementos covalentes moleculares, covalentes cristalinos, metálicos y algunas moléculas covalentes moleculares.
• Estructura de cristales iónicos: Muestra simulaciones animadas de la formación de cristales iónicos, con la indicación del índice de coordinación.
• Solubilidad: La animación nos muestra cómo se produce la disolución de una sal, haciendo hincapié en las diferencias de solubilidad y lo que ocurre cuando la disolución no es completa. También se muestra cómo se produce una reacción de precipitación.
• Agua: Centrándose en la molécula del agua, se muestran diferentes procesos: interacción entre dipolos permanentes e inducidos; solvatación de iones; presión de vapor; cambios de fase. De especial interés para este curso sería el apartado de purificación del agua, que muestra procesos que se pueden realizar en el laboratorio, pero a nivel molecular, lo que puede contribuir a comprenderlos: Osmosis, destilación y procesos de intercambio iónico.
• Ácidos y bases: Muestra las diferencias en la disolución de ácidos y bases fuertes y débiles.
• Neutralización: Visualización del proceso de neutralización entre ácido fuerte y base fuerte y ácido fuerte y base débil.
• Hidrólisis: de sales de ácido débil, o bien, de base débil.
• Redox: Se reproduce lo que ocurre sobre un electrodo de Fe introducido en una disolución de Cu²⁺ durante una electrodeposición.
• Redox B: Intercambio de electrones en disolución.
• Catálisis: Se visualiza cómo una reacción no tiene lugar de forma espontánea y, sin embargo, sí se produce en presencia de un catalizador y cómo actúa éste.
• Polímeros: Se centra en el etileno, para mostrar cómo se forma un polímero por polimerización radicalaria.
• Reactividad: Muy útil para comprender la estequiometría de una reacción, las reacciones con reactivo limitante y algunos ejemplos de reacciones químicas.
• Metales maleables: Debido a la estructura química de los metales, se representa cómo es posible que un metal pueda deformarse fácilmente.
• Difusión: Animación que muestra qué ocurre cuando se ponen en contacto dos gases diferentes. 

3. Nomenclatura ESO y Bachillerato

En esta sección aparecen ejercicios de nomenclatura, tanto para formular como para nombrar compuestos, clasificados por niveles y tipos de compuestos (en los niveles más bajos). 

Aparecen preguntas de distinto tipo, como: unir el nombre y la fórmula arrastrando de una lista (con opciones incorrectas entre las correctas), escribir el nombre, selecciona la respuesta correcta/incorrecta.

4. Test Conceptuales

En este apartado tenemos una serie de test conceptuales basados en las estructuras y animaciones que hemos estado viendo.

Los test están clasificados por temas y en cada uno encontraremos preguntas con el apoyo de las estructuras y animaciones que hemos visto.

En la parte superior veremos el tema y número de pregunta (1), debajo tenemos el enunciado de la pregunta, con enlace a alguna animación si es necesario y después las opciones de respuesta. Cuando seleccionamos la respuesta, nos indica si es correcta o no (2) y aparece una breve explicación en la parte derecha (3). En ocasiones incluye un texto adicional, para niveles superiores o alguna animación aclaratoria, en la parte inferior (4). Las flechas en la base de la página nos permiten navegar entre la pregunta anterior (5) y posterior (6). Si queremos volver al índice, para cambiar de tema, tenemos el enlace en la parte superior (7).

5. Enlaces útiles

Para niveles superiores, pueden resultar útiles los siguientes enlaces:

• Presentación y uso de la web (Presentación oral de Pascual Lahuerta)
• Uso de la web Química JMol de la UV (Cefire CTEM Valencia)
• Visualizaciones para la química: Una herramienta a explorar, Herráez A., Carriedo G.A., Lahuerta P., "Enseñanza y divulgación de la química y la física", 2012, págs. 403-406.
• Estructuras de Lewis

6. Créditos

Autores del curso:

Ana Belén García Segovia

Créditos

Área de Formación en Línea y Competencia Digital Educativa del INTEF
Este curso y sus materiales se distribuyen con licencia Creative Commons 4.0

Instituto Nacional de Tecnologías Educativas y de Formación del Profesorado
Ministerio de Educación y Formación Profesional