Índexos de localització i deslocalització derivats de la densitat bielectrònica: anàlisi i aplicacions en estructura molecular, reactivitat química i aromaticitat

La present tesi doctoral s'emmarca dins el camp de la química teòrica i computacional. El primer objectiu, que va ser el de partida, consistia a veure si els índexos bielectrònics derivats de la teoria AIM podien ser útils per estudiar la reorganització electrònica al llarg d'una reacció. De forma paral·lela es va plantejar un objectiu metodològic, el càlcul dels índexos mencionats a altres nivells de teoria, com podia ser DFT o CI. CI. Aquests dos objectius varen portar a molts d'altres, tot i que els principals són: Objectiu 1. Estudi de la reorganització de parells d'electrons al llarg d'una reacció. Objectiu 2. Efecte de la solvatació sobre l'estructura de parells d'electrons d'una molècula. Objectiu 3. Càlcul dels índexos de localització i deslocalització als nivells de teoria del funcional de la densitat i post-Hartree-Fock. Objectiu 4. Caracterització de l'enllaç per pont d'hidrogen per mitjà de l'estructura dels parells d'electrons. Objectiu 5. L'índex de deslocalització: nou criteri electrònic d'aromaticitat.

Desenvolupament, implementació i aplicació de noves metodologies per a l'estudi de la reactivitat química i de les propietats òptiques no lineals

El coneixement de la superfície d'energia potencial (PES) ha estat essencial en el món de la química teòrica per tal de discutir tant la reactivitat química com l'estructura i l'espectroscòpia molecular. En el camp de la reactivitat química es hem proposat continuar amb el desenvolupament de nova metodologia dins el marc de la teoria del funcional de la densitat conceptual. En particular aquesta tesis es centrarà en els següents punts: a) El nombre i la naturalesa dels seus punts estacionaris del PES poden sofrir canvis radicals modificant el nivell de càlcul utilitzats, de tal manera que per estar segurs de la seva naturalesa cal anar a nivells de càlcul molt elevats. La duresa és una mesura de la resistència d'un sistema químic a canviar la seva configuració electrònica, i segons el principi de màxima duresa on hi hagi un mínim o un màxim d'energia trobarem un màxim o un mínim de duresa, respectivament. A l'escollir tot un conjunt de reaccions problemàtiques des del punt de vista de presència de punts estacionaris erronis, hem observat que els perfils de duresa són més independents de la base i del mètode utilitzats, a més a més sempre presenten el perfil correcte. b) Hem desenvolupat noves expressions basades en les integracions dels kernels de duresa per tal de determinar la duresa global d'una molècula de manera més precisa que la utilitzada habitualment que està basada en el càlcul numèric de la derivada segona de l'energia respecte al número d'electrons. c) Hem estudiat la validesa del principis de màxima duresa i de mínima polaritzabiliat en les vibracions asimètriques en sistemes aromàtics. Hem trobat que per aquests sistemes alguns modes vibracionals incompleixen aquests principis i hem analitzat la relació d'aquest l'incompliment amb l'efecte de l'acoblament pseudo-Jahn-Teller. A més a més, hem postulat tot un conjunt de regles molt senzilles que ens permetien deduir si una molècula compliria o no aquests principis sense la realització de cap càlcul previ. Tota aquesta informació ha estat essencial per poder determinar exactament quines són les causes del compliment o l'incompliment del MHP i MPP. d) Finalment, hem realitzat una expansió de l'energia funcional en termes del nombre d'electrons i de les coordenades normals dintre del conjunt canònic. En la comparació d'aquesta expansió amb l'expansió de l'energia del nombre d'electrons i del potencial extern hem pogut recuperar d'una altra forma diferent tot un conjunt de relacions ja conegudes entre alguns coneguts descriptors de reactivitat del funcional de la densitat i en poden establir tot un conjunt de noves relacions i de nous descriptors. Dins del marc de les propietats moleculars es proposa generalitzar i millorar la metodologia pel càlcul de la contribució vibracional (Pvib) a les propietats òptiques no lineals (NLO). Tot i que la Pvib no s'ha tingut en compte en la majoria dels estudis teòrics publicats de les propietats NLO, recentment s'ha comprovat que la Pvib de diversos polímers orgànics amb altes propietats òptiques no lineals és fins i tot més gran que la contribució electrònica. Per tant, tenir en compte la Pvib és essencial en el disseny dels nous materials òptics no lineals utilitzats en el camp de la informàtica, les telecomunicacions i la tecnologia làser. Les principals línies d'aquesta tesis sobre aquest tema són: a) Hem calculat per primera vegada els termes d'alt ordre de Pvib de diversos polímers orgànics amb l'objectiu d'avaluar la seva importància i la convergència de les sèries de Taylor que defineixen aquestes contribucions vibracionals. b) Hem avaluat les contribucions electròniques i vibracionals per una sèrie de molècules orgàniques representatives utilitzant diferents metodologies, per tal de poder de determinar quina és la manera més senzilla per poder calcular les propietats NLO amb una precisió semiquantitativa.

Una experiencia de aplicación de mapas conceptuales en la enseñanza de química física

En este trabajo se ha analizado de qué manera los alumnos de tercer curso de la ETSIM (UPM) elaboran mapas conceptuales en la enseñanza de la asignatura de Química Física. Antes de impartir el tema sobre corrosión los investigadores evaluaron los conocimientos previos de los estudiantes y los iniciaron en la construcción de los mapas conceptuales. Al final del curso los alumnos elaboraron un mapa conceptual. Los resultados obtenidos evidenciaron que la estrategia utilizada para iniciar a los alumnos en la construcción de mapas conceptuales fue eficiente, permitiéndoles aprender a trabajar con esta herramienta.

Lenguaje, ciencia e historia: una introducción histórica a la terminología química

El presente trabajo se enmarca dentro de las investigaciones sobre las aplicaciones de la historia de la ciencia a la enseñanza de las ciencias. Su objetivo principal consiste en ofrecer algunas sugerencias acerca del modo en que puede renovarse la enseñanza de la terminología química mediante el empleo de las conclusiones de diversos estudios históricos sobre el tema. Se pretende además mostrar que la terminología química puede ser también empleada como ventana desde la que asomarse a la historia de la química, de acuerdo con un planteamiento que permite atacar ciertas imágenes sobre la ciencia y el papel que juega el lenguaje en la actividad científica. Esta perspectiva histórica permite aclarar la naturaleza de la terminología actual, las razones que han llevado a su establecimiento y las causas de su constante transformación.

Química Verde: trabajo de laboratorio en la Microescala

Actualmente, los estudiantes de cualquier ámbito, y en especial en la Educación Superior, deben tender a formarse en las diferentes disciplinas dentro del marco de un aprendizaje integral que contemple amplios criterios de responsabilidad ética, cívica y medioambiental. Desde esta perspectiva, el profesorado debe comprometerse a ofrecer los recursos necesarios y la información adecuada para una plena concienciación del estudiante en temas de materia medioambiental para un desarrollo sostenible. Ambas facetas se contemplan en los estudios conducentes a la obtención del Grado en Química de la Universidad de Alicante mediante la impartición de diferentes asignaturas tanto obligatorias como optativas. El objetivo del presente trabajo es aumentar las posibilidades de concienciación de los estudiantes en estas materias por medio de la realización de prácticas instrumentales en el Grado en Química bajo los criterios de “Química Verde” y “Trabajo en la Microescala”. Como ejemplo se muestra la adaptación de una práctica convencional, elegida entre las que cumplen los requisitos de la Química Verde, para su realización a microescala. Esta adaptación, además de cumplir con los fines formativos ya mencionados, disminuye los costes económicos asociados tanto al consumo de reactivos como a la generación de residuos.

Los retos actuales de la Física y Química del color

Día de la Química, Conferencia invitada, San Alberto Magno 2014.

Los orbitales en la educación química: un análisis mediante su representación gráfica

La constitución atómica de la materia está en la base de la química. Saber cómo se unen y cómo se separan los átomos es tener la clave de las transformaciones de la materia, que son el objeto de esta ciencia. Tendemos a imaginarnos a los átomos como pequeñas partículas, como bolitas, pero desde los años 1930 sabemos que no se puede entender su comportamiento microscópico mediante la física clásica. La mejor teoría que tenemos para este dominio es la mecánica cuántica, pero en ella la descripción más fundamental y completa de los sistemas no es a través de las variables clásicas, propias de las partículas, como la posición y el momento, sino de la función de onda. La función de onda es un objeto matemático que contiene toda la información del sistema. Sin embargo, ni extraer esa información ni interpretarla es sencillo, lo que supone una serie de problemas. Por ejemplo, casi noventa años después de su nacimiento la teoría cuántica apenas está presente en la enseñanza secundaria. Y el problema no afecta sólo al ámbito educativo. Por ejemplo, la química había desarrollado desde mediados del siglo XIX la teoría estructural, de enorme poder explicativo, que los químicos siguen empleando hoy en día. Además, si la función de onda de una partícula es un objeto extraño, la de un sistema de varias, como una molécula es, además, difícil de tratar matemáticamente. Pero la química necesitaba acceder a la estructura microscópica y a la reactividad de las moléculas... Mucho antes de que el avance de la computación pusiera a disposición de los químicos herramientas para resolver por la fuerza sus problemas, ya habían desarrollado modelos para incorporar la mecánica cuántica de forma relativamente sencilla a su arsenal y en esos modelos los protagonistas eran un tipo especial de funciones de onda, los orbitales. Los orbitales son funciones de onda de una sola partícula y por tanto mucho más sencillas de calcular e interpretar que las de los sistemas complejos. A cambio, no dan cuenta de todas las complejidades de una molécula, por ejemplo de las interacciones entre sus electrones. La química es una ciencia capaz de utilizar simultáneamente varios modelos diferentes e incluso contradictorios para cubrir su territorio y eso es lo que hizo, de más de una manera, con los orbitales, de origen cuántico, la teoría estructural clásica y los modelos semiclásicos del enlace a través de pares de electrones localizados. El resultado es un modelo híbrido y difícil de definir, pero eficaz, versátil, intuitivo, visualizable... y limitado, que se puede introducir incluso en niveles preuniversitarios. A pesar de eso, la enseñanza de los modelos cuánticos sigue siendo problemática. A los alumnos les resultan complicados y muchos expertos creen además que los confunden y mezclan con los clásicos. Se trata, pues de un problema abierto. Esta tesis tiene el propósito de dilucidar el papel de los orbitales en la educación química analizando casos de uso de sus representaciones gráficas, que son muy importantes en toda la química y aún más en estos modelos, que tienen un fuerte componente visual, analógico y metafórico. Los resultados de los análisis muestran una notable coherencia de uso de las imágenes de orbitales en enseñanza e investigación: En química los orbitales no son únicamente funciones matemáticas que se extienden por toda la molécula, sino también contenedores de electrones localizados que interaccionan por proximidad con transferencia de electrones Muchas veces estos modelos intuitivos se utilizan después de los cálculos cuánticos para interpretar los resultados en términos próximos a la química estructural. Aquí está la principal diferencia con los usos educativos: en la enseñanza, especialmente la introductoria, el modelo intuitivo tiende a ser el único que se usa.

Valor razonable, valor de revalorización y coste en la valoración de los inmuebles: evidencia empírica en el Reino Unido

La crisis de crédito de 2007 ha puesto de manifiesto la influencia del sector inmobiliario en la coyuntura económica global, subrayando la trascendencia que la valoración de los inmuebles puede tener en la economía. Dentro de la normativa contable internacional dictada por el IASB, la NIC 16 y la NIC 40 regulan, respectivamente, inmovilizado material e inversiones inmobiliarias, y de sus páginas se derivan tres modelos alternativos para la valoración de los inmuebles, según estén clasificados: modelo del coste, modelo del valor razonable y modelo del valor de revalorización. En la comunidad contable, organismos emisores de normas, países, empresas, académicos e investigadores, entre otros, se posicionan sobre coste o valor razonable, valor razonable o coste, pero casi todos ellos parecen olvidar que existe una tercera opción. El modelo del valor de revalorización se presenta como esa vía alternativa de valoración para los inmuebles, que comparte la mayoría de las ventajas atribuidas al modelo del valor razonable pero limitando la mayoría de las desventajas argumentadas en su contra. Objetivos, metodología y resultados El objetivo concreto de nuestra investigación es analizar el impacto cuantitativo en la información de los estados financieros de la valoración a valor razonable/valor de revalorización/coste en las propiedades inmobiliarias en Reino Unido, teniendo en cuenta la coyuntura económica de cada momento...

¿Por qué la materia es tan diversa y tiene propiedades tan distintas?

uración (en horas): De 11 a 20 horas. Nivel educativo: Grado

Aprendizaje basado en problemas, proyectos y casos : diseño e implementación de experiencias en la universidad

239 p.: il.-- [Editores del libro: Genaro Guisasola y Mikel Garmendia]

Experimentación en Química Física

Nivel educativo: Grado. Duración (en horas): Más de 50 horas

Química, Náutica y Máquinas Navales

Duración (en horas): Más de 50 horas Destinatario: Estudiante