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Química computacional e informática química

Química computacional e informática química

  1. 1. Química computacional e Informática química<br />Dinorah A . Duarte<br />Gracia M. Zapata<br />Lucía I. Zapata<br />
  2. 2. Química computacional<br /> Es simplemente la aplicación de conocimientos químicos, matemáticos y la informática a la solución de problemas químicos de interés. <br /> Se utiliza una computadora para generar información, tales como: <br />propiedades de las moléculas <br /> simulado de los resultados experimentales.<br />
  3. 3. la química computacional se ha convertido en una forma útil para investigar los materiales que son muy difíciles de encontrar o muy caros para comprar. <br />También ayuda a los químicos hacer predicciones antes de ejecutar los experimentos reales para que puedan estar mejor preparados para hacer observaciones. <br />
  4. 4. La ecuación de Schroedinger es la base para la mayor parte de la química computacional de uso científico. . Esto se debe a los modelos de ecuación de Schroedinger los átomos y las moléculas con las matemáticas. <br />
  5. 5. Por ejemplo, se puede calcular: <br />determinaciones de estructura electrónica <br />optimizaciones de geometría <br />cálculos de frecuencia <br />estructuras de transición <br />cálculos de la proteína, es decir, de acoplamiento electrón y la distribución de carga.<br />
  6. 6. superficies de energía potencial (PES) <br />constantes de velocidad de las reacciones químicas (cinética) <br />cálculos termodinámicos de calor de las reacciones, la energía de activación <br />
  7. 7. Existen programas disponibles en diferentes sitios de Internet que permiten elaborar modelos moleculares y efectuar su visualización. Entre ellos debido a su nivel de aplicación y facilidad de uso se mencionan: <br />
  8. 8. a)ChemSketch: Se utiliza para poder construir ecuaciones químicas, estructuras moleculares y diagramas de laboratorio Es una aplicación para crear en forma sencilla moléculas de compuestos orgánicos; experimentar con algunos instrumentos de laboratorio; resolver ejercicios y visualizar u ocultar enlaces. <br />
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  11. 11. b) RasMol es un programa para representación gráfica de moléculas, grandes (proteínas y ácidos nucleicos) y pequeñas (carbohidratos,etc). Es una herramienta muy poderosa que permite visualizar imágenes que sería imposible dibujar en un plano por su complejidad, tales como estructuras de ADN y proteínas. <br />
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  13. 13. d) 3D Angles: Es un programa visualizador de <br /> estructuras tridimensionales muy fácil de utilizar sobre todo para temas como hibridación. <br /> La rotación de las moléculas facilita su visualización desde diferentes ángulos; y los permiten la identificación de estéreoisómeros. <br />
  14. 14. Una simulación: es un conjunto de ecuaciones matemáticas que modelan en forma ideal situaciones del mundo real, ya sea por su dificultad para experimentar o comprender un fenómeno. La tecnología ha proporcionado las herramientas y métodos para que el ambiente de simulación se transforme en un ambiente donde pueden convivir vídeos, animaciones, gráficos interactivos, audio, narraciones, etc. (Casanovas, 2005). <br />
  15. 15. Aplicaciones de los Métodos Computacionales al Estudiode la Estructura y Propiedades de Polímeros<br />Carlos Alemán, Sebastián Muñoz-Guerra<br />Departamentd’Enginyeria Química, Universitat Politécnica de Catalunya, España<br />
  16. 16. En este trabajo se revisan las técnicas de simulación molecular más habituales y potentes para la descripción delos polímeros a escala atómica y molecular.<br />
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  19. 19. 1.Determinación de la estructura cristalina de poliamidas no convencionales<br />Entre los polímeros estudiados en el laboratorio destacan los poli(α-alquil-β,L-aspartato)s, abreviados PAALAs, que pueden considerarse como derivados del nylon 3 sustituidos estereorregularmente.<br />
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  21. 21. La característica estructural más importante de esta familia de poliamidas es su tendencia a adoptar conformaciones helicoidales similares a las de las proteínas. <br />
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  23. 23. 2.Determinación de la estructura y plegamiento lamelar en poliamidas convencionales (nylons)<br />
  24. 24. Modelos posibles para la estructura cristalina del nylon 4,6: (a)esquemas de puentes de hidrógeno normal (n) y oblicuo (o); (b) modelos paralelo (I) y antiparalelo (II); (c) modelos alternado (α) y progresivo (β).<br />
  25. 25. INFORMATICA QUIMICA<br />
  26. 26. ¿Que es la informática química?<br /> Es el uso de la computadora y de información técnica, aplicada a una serie de problemas en el campo de la química.<br />
  27. 27. Historia de la Informática Química<br />El neologismo fue introducido por F.K. Brown en el año 1998:<br />“La quimioinformática es la mezcla de aquellos recursos informáticos para transformar datos en información e información en conocimiento, con el propósito hacer más rápidas mejores decisiones en el ámbito de la identificación de los fármacos cabeza de serie (o de molécula inicial) y la optimización de fármacos.”<br />El término fue registrado en el año 2006 por la Academia Europea.<br />
  28. 28. APLICACIONES DE LA INFORMÁTICA QUÍMICA<br />
  29. 29. 1. Almacenamiento y recuperación <br /> La aplicación principal de quimioinformática está en el almacenamiento de la información relativa a los compuestos. <br />2.Representación in silico<br /> De estructuras químicas utiliza formatos especializados tales como el XML basado en lenguaje de marcado de productos químicos o SMILES.<br />
  30. 30. 3.Bibliotecas Virtuales <br /> pueden generar de varias maneras para explorar el espacio químico y la hipótesis de nuevos compuestos con propiedades deseadas.<br />4.Estructura-actividad cuantitativas (QSAR)<br /> Este es el cálculo de los valores, que se utiliza para predecir la actividad de los compuestos de sus estructuras. <br />
  31. 31. 5.Cribado Virtual<br /> En contraste con la investigación del alto-rendimiento de procesamiento , cribado virtual implica cómputo de cribado in silico bibliotecas de compuestos, por medio de diversos métodos, tales como de acoplamiento , para identificar a los miembros puedan poseer propiedades deseadas, como la actividad biológica frente a un objetivo determinado.<br />
  32. 32. 6.Laboratorios virtuales en química:<br />a)ChemLab: Requiere equipos y procedimientos,para realizar experimentos de laboratorio. <br />
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  35. 35. b) Virtual Laboratory:<br /> Herramienta útil para enseñar soluciones molares, obtener con exactitud soluciones Buffer, identificar ácidos y bases con indicadores. <br />
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  38. 38. Conclusiones<br />- Incentivar en los estudiantes, con el autoaprendizajey a desarrollar su capacidad de análisis, síntesis y evaluación.<br />- Fomentar el pensamiento crítico, realizando laboratorios virtuales y la estrategia de aprendizaje basado con problemáticas semejantes a las reales. <br /> -Promover en el estudiante, la comprensión de mecanismos de reacciones químicas y la motivación e interés en experimentos de química.<br />
  39. 39. Bibliografía<br /> Carlos Alemán, Sebastián Muñoz-Guerra<br />Departamentd’Enginyeria Química, UniversitatPolitécnicade Catalunya, España.Aplicaciones de los Métodos Computacionales al Estudio de la Estructura y Propiedades de Polímeros. Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 13, nº 4, p. 250-264, 2003<br />Zulma Cataldi , M. Cristina Donnamaría, Fernando J. Lage, Didáctica de la química y TICs: Laboratorios virtuales, modelos y simulaciones como agentes de motivación y de cambio conceptual , ARGENTINA pag 80-89<br />
  40. 40. Benjamin Lynch and PattonFast, IntroductiontoComputationalChemistry<br />June , 2005<br />

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