Avogadro es un editor y visualizador de moléculas, y una de las herramientas de software científico de código abierto más avanzadas. Presenta muchas capacidades que pueden ser útiles en la enseñanza, ya que la educación puede ser mucho más efectiva cuando la teoría se combina con la representación real de modelos realistas. Aquí hay un tutorial básico sobre cómo usar Avogadro en la educación. Tenga en cuenta que estoy usando la última versión estable que es la versión 1.1.1, pero también hay una versión 2.0.7 que es una reescritura completa de la aplicación.
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Modelado de Moléculas con Avogadro
Mostremos la construcción de una molécula de agua para entender la idea detrás de las técnicas de modelado utilizadas en Avogadro. Primero, haga clic en el botón "Elemento" a la izquierda y elija la opción "otro" para abrir una tabla periódica de elementos. Desde allí, puede hacer clic en cualquier elemento y luego insertarlo en el espacio de dibujo simplemente haciendo clic en cualquier punto.
Como habrás notado, Avogadro ha unido automáticamente dos átomos de hidrógeno al átomo de oxígeno que agregué. Esto se debe a que había marcado la opción "Ajustar hidrógenos". Si desea trabajar con aniones/cationes, debe desmarcar esta casilla y luego puede unir los elementos agregados haciendo clic izquierdo en los átomos agregados y arrastrando el cursor a otro átomo. Al hacer clic en el bono creado, cambiará su tipo (doble, triple, etc.).
Presione F10 para ingresar al modo de herramienta de manipulación. Mientras esté en este modo, hacer clic con el botón derecho le permitirá desplazar la vista, acercar/alejar el zoom con la rueda del mouse y la ordenación de la vista se puede ajustar arrastrando los cursores en el área de dibujo. Al hacer doble clic en la molécula, la vista se centrará automáticamente en ella.
Mientras está en el mismo modo, también puede arrastrar los átomos individuales para cambiar su posición en el espacio.
Sin embargo, los átomos forman moléculas de una manera particular y todos los enlaces tienen distancias y energías específicas. Puede configurarlos con precisión utilizando la herramienta de medición. Invóquelo presionando F12 y luego seleccione los tres átomos siendo el segundo el átomo de oxígeno porque el segundo punto actúa como punto de referencia para la medición del ángulo.
Las distancias de enlace parecen ser un poco más largas que en la realidad, mientras que el ángulo es un poco menor de lo que debería ser, pero estamos dentro del rango aceptado con fines educativos, así que pasemos al siguiente paso.
Simulación de fuerza
He añadido dos moléculas de agua para simular el vínculo que se forma naturalmente entre ellas gracias a su naturaleza bipolar. Presione el botón "Herramienta de optimización automática" justo debajo del menú superior y luego haga clic en el botón "Iniciar" en el lado izquierdo de la interfaz para iniciar la simulación. Usé el algoritmo de "descenso más pronunciado", que alineó las dos moléculas como se muestra en la siguiente captura de pantalla:
Para mostrar esto mejor, usaré una representación de potencial electrostático en las dos moléculas. Vaya al panel superior y navegue en Extensiones->Crear superficies. En la ventana que se abrirá, elija la opción Potencial electrostático en el menú "Colorear por" y haga clic en el botón "Calcular".
Ahora está claro que el átomo de hidrógeno de una de las moléculas de agua se une electrostáticamente con el átomo de oxígeno de la segunda molécula. Esto ayuda a los estudiantes a comprender la naturaleza de las moléculas de agua y por qué el agua es tan buena para disolver.
ADN/ARN
Otra característica educativa útil de Avogadro (realmente entre cientos) es la autogeneración de ácidos nucleicos como el ADN y el ARN. Vaya a Construir->Insertar->ADN/ARN... en el panel superior y agregue su propia secuencia y presione el botón "Insertar" para insertar el modelo en el espacio de dibujo.
Esto podría ayudar a los estudiantes a comprender mejor la forma del código genético de todos los seres vivos del planeta.
Generador/Visor de Crystal
Una cosa más que podría ser útil para los educadores es el generador/visor de cristal de Avogadro. Vaya al menú del panel superior y haga clic en Crystallography->Add Unit Cell. Esto agregará un cubo en el área de dibujo. En la parte superior derecha, puede cambiar los parámetros del tamaño del cubo según lo que desee crear. Agregue las moléculas base en la celda y luego vaya a Cristalografía->Grupo espacial->Llenar celda unitaria y seleccione el tipo especificado de la lista.
