Friday, November 16, 2012

Aplicaciones de la Simetria

Polaridad
 Una de las primeras cosas que se aprenden en los estudios de química es a deducir si una molécula es o no polar (mirando, para cada enlace, cual es el átomo más electronegativo, y viendo si hay compensación entre los enlaces). Es evidente que esta propiedad está relacionada con la geometría, y por lo tanto con la simetría de la molécula. De entrada, veamos estas dos afirmaciones:

  • Si una molécula posee un eje de simetría Cn, el vector momento dipolar estará superpuesto (coincidirá) con el eje.
  • Si una molécula posee un plano de simetría σ, el vector momento dipolar estará contenido en el plano.
Se deduce a partir de estos dos hechos que una molécula que contenga simultáneamente un eje Cn y un plano horizontal σh no puede tener momento dipolar permanente, y por lo tanto será apolar.Y en conclusión, solo las moléculas pertenecientes a los siguientes grupos puntuales pueden ser polares: C1, Cs, Cn, Cnv, C∞v.
Quiralidad
Una molécula es quiral cuando no la podemos superponer a su imagen reflejada en un espejo. Y si aparece la palabra espejo, ya podemos intuir de nuevo una conexión con la simetría. En efecto, una molécula quiral no puede pertenecer a un grupo puntual que contenga los siguientes elementos: ejes impropios, planos de reflexión, centros de inversión. Por lo que las moléculas pertenecientes a los siguientes grupos de simetría no pueden ser quirales: Cs, Ci, Cnv, C∞v, Cnh, Dnd, Dnh, D∞h, S2n, Td, Oh, Ih.
Pero en realidad no es necesaria la tediosa tarea de resolver el grupo de simetría de una molécula, sino que con identificar un plano ya nos basta para saber que aquella molécula es aquiral. En química orgánica, por ejemplo, podríamos encontrarnos con el siguiente problema: determinar si son o no quirales las siguientes moléculas.
Espectroscopia
Y la mayor parte de la aplicación de la simetría en la química se encuentra en el campo de la espectroscopia. Por ejemplo,  la espectroscopia IR (región del infrarrojo) de moléculas poliatómicas es posible predecir cuántas bandas activas presentará el espectro de una molécula sólo mediante consideraciones de simetría, sin usar ningún número ni operaciones matemáticas complejas. No nos es posible hacer consideraciones cuantitativas, pero sólo el hecho de poder predecir cuántas habrá ya es mucho, y es una muestra de la potencia de toda esta teoría. En el caso mencionado (espectro IR), se trata de ver la simetría de las posibles vibraciones de la molécula en cuestión: los llamados “modos normales”. 
Para poder ver ejemplos de quiralidad, pueden entrar al siguiente link para ver completo el articulo.


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The "Silver Song"

Este video es obra creativa de Armando Isaac, para el curso de Química Inorgánica I.