Curso de Simetría en Química
Resumen: La simetría en general hace referencia a la armonía, a la semejanza, a la equivalencia y por lo tanto a la belleza. En química una molécula es simétrica si tiene unas partes similares a otras , es decir, si unos átomos equivalen a otros. Para saber si unos átomos son equivalentes a otros se hace un estudio de la molécula por simetría. Un compuesto químico se identifica determinando su estructura. La mayoría de los métodos para determinar estructuras, son métodos espectroscópicos, y la base de estos métodos es la simetría.
El concepto de simetría se presenta frecuentemente en el universo y en las formas de expresión desarrolladas por el hombre. En nuestra vida diaria, aunque no lo notemos, estamos rodeados de objetos regulares o simétricos. En un sentido no matemático, la simetría está asociada con la regularidad de formas, proporciones agradables, periodicidad o disposición armoniosa y ello, frecuentemente, con un sentimiento de belleza.
La simetría debe estudiarse en una forma más precisa; cuando se dice que una molécula tiene una alta simetría, generalmente significa que dentro de ella hay varios átomos que tienen posiciones equivalentes en el espacio. Por ejemplo, la simetría tetraédrica del metano se manifiesta en el hecho de que los cuatro átomos de hidrógeno son equivalentes.
En química, los conceptos de simetría son de gran utilidad por cuanto permiten establecer una serie de relaciones de las cuales se puede sacar ventaja, al menos en forma cualitativa. Uno de los problemas de más importancia en esta área es el conocimiento de la estructura molecular y de las consecuencias que de ella se derivan. La simetría es una herramienta muy útil para tratar este problema puesto que puede dar información acerca de cómo se relacionan entre sí los átomos en una molécula y de cómo se relacionan entre sí las moléculas individuales en un cristal.
Por otra parte, el número y clase de niveles de energía que una molécula o un átomo pueden tener están determinados por la simetría de la molécula o por los alrededores del átomo. Entonces, simplemente a partir de consideraciones de simetría puede decirse cuántos estados energéticos hay y qué interacciones y transiciones pueden ocurrir entre ellos. En principio la simetría puede decir que los estados de un sistema deben diferir en energía, pero sólo por cálculos o medidas puede establecerse qué tan grande debe ser esa diferencia.
Actualmente se usan una gran cantidad de técnicas para la determinación de la estructura química. La teoría en que se basan algunas de ellas se apoya en la comprensión de las propiedades de simetría. De las propiedades de simetría pueden predecirse el número de los modos fundamentales de vibración y sus intensidades en los espectros Infrarrojo y Raman, y la forma en que varios enlaces y ángulos pueden contribuir a ellos. La cristalografía de rayos X es una herramienta indispensable para el estudio de los compuestos cristalinos, pero su aplicación es casi imposible sin un conocimiento de las condiciones de simetría que gobiernan la formación de sólidos cristalinos. Por ejemplo, por la simetría se tiene información sobre las bandas de absorción que pueden presentarse en un espectro electrónico o vibracional de una molécula.
Para conocer más acerca de las interacciones con los modelos dinámicos de moléculas y obtener más información acerca de JSmol, puede dirigirse a la página de Ayuda
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Curso desarrollado por los docentes Arnulfo Poveda Pinilla e Isabel Cristina Perilla
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