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Resumen El presente trabajo tuvo como propósito elaborar una escala de confiabilidad de libros de texto y páginas web desde el análisis de la transposición didáctica de algunos modelos moleculares presentados por W. Kossel, G. N. Lewis y L. C. Pauling. Se tomaron como referencia documentos publicados en sus primeras versiones, los cuales fueron analizados desde una perspectiva histórico-epistemológica, para identificar aspectos medulares de su formulación. La escala de confiabilidad se estableció con seis criterios enmarcados en cuatro categorías de análisis, donde se incluyen los aspectos identificados para cada modelo molecular. Se elaboraron dos escalas de confiabilidad, la escala de mención de aspectos (EMA) y la escala de ponderación (EP) utilizadas para el análisis de 15 libros de texto y 40 páginas web. Según las escalas de confiabilidad se encontró que, los modelos presentados en páginas web y libros de texto revisados presentan, respectivamente, máximo un 10,85% y 5,87% de satisfacción. Abstract The present study aimed to develop a scale of reliability of textbooks and web pages from the analysis of the didactic transposition of some molecular models presented by W. Kossel, G. N. Lewis and L. C. Pauling. We took into consideration documents published in its early versions, which were analyzed from a historical-epistemological perspective, to identify key aspects of their formulation. For the reliability scale six criteria were established framed into four categories of analysis, which include the issues identified for each molecular model. Two reliability scales were developed, the scale mentioning the aspects (EMA) and the weighting scale (EP) these were used for the analysis of 15 textbooks and 40 websites. According to these reliabilityscales it was found that the models presented in web pages and text books reviewed each have maximum of 10.85% and 5.85%.

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Esther Cascarosa Salillas. Universidad de Zaragoza, Francisco J. Fernández-Álvarez. Universidad de Zaragoza, Francisco J. Santiago. IES Pablo Serrano, Zaragoza, Recepción: 22.06.2018 | Aceptado: 15.09.2018, Correspondencia a través de ORCID: Esther Cascarosa - 0000-0002-3696-7673, Algunos de los conceptos complejos trabajados desde las asignaturas de ciencias requieren un alto nivel de abstracción para su comprensión, lo que supone una dificultad para su aprendizaje. El empleo de imágenes y modelos en 3-Dimensiones puede ser una herramienta útil para mejorar el proceso de aprendizaje de estos conceptos. En este estudio analizamos el efecto del uso de modelos moleculares en el aprendizaje del enlace covalente con alumnos de bachillerato. Se ha observado que las calificaciones obtenidas por los alumnos no se corresponden con el grado de comprensión de los conceptos, dándose el caso de que estudiantes con altas calificaciones tienen dificultades a la hora de emplear la teoría de enlace de valencia (TEV) para relacionar hibridación de orbitales atómicos con forma de las moléculas. Así mismo se ha demostrado que, tras las sesiones con modelos moleculares, los estudiantes han mejorado su capacidad de realizar representaciones geométricas de diferentes moléculas, lo que sugiere que, en el contexto analizado, el empleo de este tipo de herramienta docente en la didáctica del enlace covalente repercute positivamente en el aprendizaje., Science subjects contain complex and abstract concepts. Thus, the use of certain tools such as images or 3-D models could be useful and motivating tools to improve the teaching learning process. For this reason, this study is therefore aimed at analysing student’s understanding of covalent-bond concepts after the management of molecular models to improve the understanding of the same. Student’s showed great results but these were not related to a proper understanding of them but to the fact of using molecular models since students improved their geometric abilities to represent molecules. As a result, students proved the effectiveness of these aforementioned models in the teaching of the covalent-bond, in the analysed context., Universidad de Granada. Departamento de Psicología Social. Proyecto de Innovación Docente ReiDoCrea

[SPA] Este trabajo muestra las relaciones existentes entre determinadas propiedades de los materiales de construcción y su arquitectura molecular. Se analiza primero la forma de moléculas sencillas y, a continuación, se muestran estructuras más complejas como cadenas lineales o ciclos moleculares. El trabajo hace mayor énfasis en los materiales plásticos, cerámicos y metálicos, pues algunas de sus propiedades se deducen fácilmente usando modelos moleculares. Los modelos se pueden adaptar a casos particulares y permiten profundizar en el conocimiento fundamental de materiales para arquitectura y edificación. [ENG] This paper provides connections between the observed macroscopic properties of building materials and their structure at a molecular level. First, basic structures are built using 'molecular building models' to show the simplest molecular geometries. After this, more complex structures as molecular chains or cyclic molecules are also analyzed. Additional emphasis is made on plastic, ceramic and metallic materials since their properties can be explained in a simple way by examining the molecular models. The molecular models can be easily adapted to case studies and they may be useful to improve our fundamental knowledge of architectural and building materials.

El estudio de las reacciones químicas se puede considerar como uno de los cuatro temas pilares para la comprensión de la química como ciencia básica. Las reacciones químicas se trabajan desde la educación básica secundaria y la educación media, principalmente a nivel experimental y desde una perspectiva dirigida a hacer clasificaciones. Este trabajo es una propuesta metodológica que a partir del uso de las TIC contribuye a la enseñanza del concepto de reacción química haciendo énfasis en la naturaleza molecular de las trasformaciones químicas de la materia. La propuesta contempla el uso de programas computacionales tales como Avogadro y Spartan® como herramientas para llevar a cabo el modelado molecular de sustancias y reacciones químicas. El trabajo realizado por el estudiante se debe complementar con otras herramientas TIC, para así poder alcanzar de manera satisfactoria el análisis y las conclusiones de lo estudiado. La intervención de la propuesta se realizó en la Institución Educativa San Andrés del municipio de Girardota a un grupo de 24 estudiantes del grado undécimo. Los resultados obtenidos muestran que los estudiantes lograron comprender de forma significativa conceptos básicos previos y el concepto de reacción química a nivel molecular, además de desarrollar competencias científicas en el uso de las TIC. Abstrac: The study of chemical reactions can be considered as one of the four pillars topics to understand chemistry as a basic science. Chemical reactions are being worked from basic high school to media high school, mainly at experimental level and from a perspective aimed at making classifications. This work is a methodological proposal that from the use of ICT - It contributes to the teaching of chemical reaction concept, emphasizing in the molecular nature of chemical matter transformations. The proposal contemplates the use of computer programs such as Avogadro y Spartan® as tools to bring about the molecular modeling of substances and chemical reactions. The work done by the student should be complemented with other ICT tools, in order to satisfactorily achieve the analysis and conclusions of what has been studied. The intervention of the proposal was made at San Andrés Educational Institution – Girardota’s township – to a group of 24 students from eleventh grade. The results show that students were able to significantly understand previous basic concepts and the chemical reaction concept at molecular level - in addition to developing scientific competences in the use of ICT.

La percepción de las moléculas como entidades tridimensionales es una destreza esencial en química y biología. Muchas herramientas informáticas adecuadas dependen de la disponibilidad de archivos de coordenadas. Es, pues, interesante disponer de una herramienta que permita a cualquiera construir a voluntad un modelo para cualquier molécula. La aplicación presentada aquí, "Brico-moléculas", se ejecuta en un navegador web sin software especial y puede usarse tanto localmente (p. ej. en CD-ROM) como en internet. La interfaz integra un panel para dibujar la estructura química, un mecanismo para generar una conformación optimizada y otro panel interactivo donde se muestra ésta en tres dimensiones. Además, la optimización en tiempo real de la estructura plana hacia una conformación tridimensional añade un gran valor pedagógico, pues el usuario ve cómo los enlaces se estiran y agitan hasta que el modelo alcanza una estereoquímica correcta. El modelo generado se puede grabar o enviar al profesor para su evaluación. Perception of molecules as three-dimensional entities is an essential ability in Chemistry and Biology. Many suitable computerized tools depend on the availability of coordinate files. It is, hence, interesting to have a tool that allows anyone to build a model at will for any desired molecule. The application here presented, "Brico-moléculas" (or Do-It-Yourself Molecules), runs within a web browser without any special software and may be used both locally (e.g. from a CD-ROM) and via the internet. The interface integrates a panel for sketching the chemical structure, a mechanism for generating an optimised conformation and another interactive panel where the latter is displayed three-dimensionally. In addition, optimisation in real time of the initially flat structure towards a three-dimensional conformation adds a great pedagogical value, since the user sees the bonds stretch and wiggle until the model reaches a correct stereochemistry. The generated model may be saved or sent to the instructor for assessment

The structure-toxicity relationship of polychlorinated biphenyls (PCBs) with Dioxin effect is studied with educational purposes, using freeware and easy access informatic tools. Analyzing data of 209 PCBs congeners through combinations of filters, the group of 12 PCBs with established TEF is defined, showing that the number and positions of chlorine substitutions fit several conditions (ortho ≤ 1, meta ≥ 2 and para = 2). Analysis based on filtering, pivot table and diagrams, also shows that PCBs with TEF have a dihedral angle ≤ 56º and decreasing dihedral angles corresponds with increasing TEF values. For the visualization of the different cases, PCB´s tridimensional images were generated using Gabedit, a freeware graphical user interface, based on atomic centers coordinates obtained through a simulator designed in a spreadsheet. The applied methodologies and the resulting models are simple, of easy use, very useful for education and potentially applicable to other chemical families.

Introducción: los carcinomas de mama representan un grupo heterogéneo de tumores, tanto en su comportamiento clínico como pronóstico. El tratamiento oncológico pre y postoperatorio en pacientes con carcinoma de mama está condicionado por el resultado histopatológico, inmunohistoquímico y la expresión de c-erbB2. La clasificación molecular del cáncer de mama ha definido grupos de riesgo y manejos diferentes. Objetivo: clasificar los carcinomas de mama según su tipo histológico y subtipos intrínsecos, estudiados en el Laboratorio de Patología y Citología (LAPACI) de Medellín en el año 2011. Materiales y métodos: estudiamos 114 pacientes con cáncer de mama diagnosticadas mediante biopsia cortante, quienes fueron evaluadas entre enero 1 y diciembre 31 de 2011. Se realizó una evaluación histopatológica e inmunohistoquímica del tumor para receptores de estrógenos, progesterona, HER2, KI-67 y con estos resultados se clasificaron los tumores en cuatro subtipos moleculares: luminal A y B, triple negativo y HER2 enriched. En la evaluación clínico-patológica se consideraron: edad, tipo histológico y grado de diferenciación. Resultados:la edad media de presentación del cáncer de mama fue de 55 años y el tipo histológico más común fue el ductal. Los carcinomas de mama más frecuentes fueron los de tipo luminal A (38,5 %), luminal B (32,4 %), triple negativos (15,8 %) y HER2 enriched (13,1 %). Los carcinomas de mama de tipo luminal mostraron ser, con mayor frecuencia, tumores bien diferenciados y con bajo índice de proliferación (Ki-67). En tanto, los carcinomas de mama de tipo triple negativo y HER2 enriched correspondían a tumores pobremente diferenciados, que expresaban un alto índice de proliferación celular. En los grupos de menor edad los tumores fueron más indiferenciados, siendo el subtipo HER2 enriched el que con mayor frecuencia afecta a mujeres pre menopáusicas (40 %) y a las menores de 34 años.s. Conclusión: los subtipos luminal A y B son los carcinomas que presentan mejor grado de diferenciación, por el contrario los subtipos triple negativo y HER2 enriched son predominantemente mal diferenciados y con altos índices de proliferación celular, a su vez son los que más afectan a las mujeres premenopáusicas, y el subtipo HER2 enriched es el que más se presenta en mujeres menores de 35 años. Introduction: Breast carcinomas represent a heterogeneous group of tumors, both in their clinical behavior and prognosis. The pre and post cancer treatment in patients with breast carcinoma was conditioned by the results of histopathological, immunohistochemical hormone receptor and the expression of c-erbB2. The molecular classification of breast cancer defined risk groups and different treatments. Objectives: To classify breast carcinomas in intrinsic subtypes by immunohistochemical markers and analyze the histopathological features according to the degree of differentiation, age and rate of cell proliferation of different subtypes studied in the laboratory of pathology and cytology (LAPACI) of Medellín in 2011. Materials and Methods: We studied 114 patients diagnosed with breast cancer by cutting biopsy, seen between January 1 and December 31 2011 It takes a histopathological and immunohistochemical evaluation of tumor for estrogen, progesterone, HER2, Ki-67 expression and these results are classified in four intrinsic subtypes: Luminal A and B, triple negative and HER2 enriched. In the clinical-pathological evaluation were considered: age, histological type, degree of differentiation. Results: The most common breast carcinomas were luminal A (38,5%), luminal type B (32,4%), triple negative (15,8%) and HER2 enriched (13,1%). Breast carcinomas showed luminal type being more well differentiated tumors frequency and low proliferation index (Ki-67). Meanwhile, breast carcinomas triple negative and HER2 enriched corresponded to poorly differentiated tumors expressing a high rate of cell proliferation. In the younger age groups were more undifferentiated tumors, HER2 enriched subtype being the most frequently affected premenopausal women (40%) and under 34 years.. Conclusion: The mean age at diagnosis of breast cancer was 55 years, and the most common histological type was ductal; The luminal subtypes A and B are the carcinomas that have better degree of differentiation, however the triple negative and HER2 subtypes are predominantly enriched poorly differentiated, and high rates of cell proliferation in turn are most affecting women premenopausal and HER2 enriched subtype is the most commonly occurs in women under 35 years.

Se realizó un estudio tridimensional cuantitativo de relación-estructura (3D-QSAR) con 40 moléculas tipo benzimidazol e imidazolina derivadas de (s)-isotiazolidinonas y su unión con el sitio activo de la proteína tirosina fosfatasa 1B (PTP 1B), utilizando el programa GOLD 3.0. La superposición molecular de los ligandos en la plantilla fue llevada a cabo por el método Database Alignment. El mejor modelo fue el constituido por la combinación de los campos estéricos y electrostáticos de CoMFA, los cuales arrojaron los siguientes parámetros: q² = 0,659 y r² = 0,997. Usando el módulo LeapFrog de SYBYL fue posible generar más de 10.000 moléculas nuevas, de las cuales 46 mostraron, teóricamente, un mejor valor de la actividad biológica que su precursora. Los datos obtenidos en el presente estudio podrían impulsar el diseño de nuevos y más potentes inhibidores de la PTP 1B, como agentes para el tratamiento de la diabetes. A study of the relationship-dimensional quantitative structure (3D-QSAR) with 40 molecules derived from benzimidazole and imidazoline (s)-isotiazolidinonas and their union with the active site of Protein Tyrosine Phosphatase 1B using the program GOLD 3.0 was carried out. The molecular supression of the ligands in the grid was performed by the Database Alignment method. The best model formed by combining the esteric field and electrostatic fields of CoMFA, yielded the following parameters: q² = 0.659 and r² = 0.997. Using LeapFrog module of Sybyl was possible to generate more than 10,000 new molecules of which 46 showed theoretically a better value of biological activity than their forerunner. The data generated by this study could promote the design of new and more potent PTP 1B inhibitors as agents for the treatment of diabetes.

espanolAlgunos de los conceptos complejos trabajados desde las asignaturas de ciencias requieren un alto nivel de abstraccion para su comprension, lo que supone una dificultad para su aprendizaje. El empleo de imagenes y modelos en 3-Dimensiones puede ser una herramienta util para mejorar el proceso de aprendizaje de estos conceptos. En este estudio analizamos el efecto del uso de modelos moleculares en el aprendizaje del enlace covalente con alumnos de bachillerato. Se ha observado que las calificaciones obtenidas por los alumnos no se corresponden con el grado de comprension de los conceptos, dandose el caso de que estudiantes con altas calificaciones tienen dificultades a la hora de emplear la teoria de enlace de valencia (TEV) para relacionar hibridacion de orbitales atomicos con forma de las moleculas. Asi mismo se ha demostrado que, tras las sesiones con modelos moleculares, los estudiantes han mejorado su capacidad de realizar representaciones geometricas de diferentes moleculas, lo que sugiere que, en el contexto analizado, el empleo de este tipo de herramienta docente en la didactica del enlace covalente repercute positivamente en el aprendizaje. EnglishScience subjects contain complex and abstract concepts. Thus, the use of certain tools such as images or 3-D models could be useful and motivating tools to improve the teaching learning process. For this reason, this study is therefore aimed at analysing student’s understanding of covalent-bond concepts after the management of molecular models to improve the understanding of the same. Student’s showed great results but these were not related to a proper understanding of them but to the fact of using molecular models since students improved their geometric abilities to represent molecules. As a result, students proved the effectiveness of these aforementioned models in the teaching of the covalent-bond, in the analysed context.

Alzheimer's disease stands out for her high and increasing morbidity, mortality and social impact. In this pathology has been observed an interruption of the mechanism to save long-term memory. This interruption has demonstrated related to the overexpression of phosphodiesterase 5 (PDE5). The aim of this research is the development of a virtual screening protocol to identify new selective PDE5 inhibitors. The auxiliary target is to enlarge the scope of this protocol to assist the design of a selective PDE2, PDE3, PDE4 and PDE9 inhibitors. To approach this goal crystal structures of PDEs have been studied and it s been detected in their active site 5 sub-regions and 6 principal residues to join molecules to the target. Molecular models for the target are been prepared with MOE and AutoDockTools software and the molecular models for ligands are been prepared with Hyperchem and AutoDockTools software. Docking protocol has been validated through their application over PDE substrates and products and cocrystalized reference PDE inhibitor ligands. After analysis of the binding mode of PDE3, PDE4 and PDE5 inhibitors, there are proposed pharmacophoric models of the inhibitors. These results don t allow preparing a good discernment method by virtual screening. It s been improved Docking protocol and it s been applied to different sets of PDE inhibitors. It s been calculated the affinity energy against whole active site and the affinity against their sub-regions and principal residues interactions. Analysing interaction energy results it s been proposed an initial method of discernment selective PDE5 inhibitors. This method is been evaluated as selective, but poor specific. This method is been improved by the identification of a complete energy profile using residues, sub-regions and total binding affinity against all PDEs studied using inverse docking increasing their specificity. The same protocol is been applied to build the initial and improved methods to identify PDE2, PDE3, PDE4 and PDE9 inhibitors. These methods are been applied to in house PDE inhibitors and it s been selected different molecules as hits for their future development as new selective PDE inhibitors.

Resumen: En la enseñanza y el Aprendizaje de los conceptos básicos de la química, se requiere de un nivel de abstracción significativo, por parte del alumno y de estrategias cognitivas eficientes por parte del docente, que ayuden a la comprensión y el apropiamiento de los conceptos fundamentales de esta ciencia natural; lo anterior es debido en gran medida a la naturaleza del concepto de molécula, como una unidad tridimensional (objeto real) de proporciones infinitesimales, que no es tangible para los sentidos. El reconocimiento de la unidad molecular como un objeto tridimensional, al cual le son aplicables los principios fundamentales de la geometría, como son la existencia de ángulos y distancias de enlace, orientaciones espaciales de algunas de sus partes constitutivas, al igual que las formas tridimensionales de cada molécula y sus posibles variaciones espaciales, obtenidas por alteraciones en los contenidos de energía, tanto en los entes moleculares individuales, como en sus agrupamientos, son el prerrequisito esencial para entender la propiedades químicas, físicas y biológicas de las sustancias que nos rodean, de igual forma son requerimientos fundamentales para el diseño y la predicción de las aplicaciones de los nuevos compuestos. Como objetivo principal de este trabajo nos propusimos realizar una revisión bibliográfica, sobre las estrategias y los resultados obtenidos de la utilización de modelos moleculares, que le permitan al alumno una mayor comprensión del concepto de tridimensionalidad molecular y además posibiliten visualizar y analizar las moléculas a través de ellos; En esta revisión hemos encontrado un buen número de estrategias, que involucran la utilización de modelos y como resultado se han podido dinamizar las clases y obtener un mayor interés por parte de los estudiantes, lo anterior tiene gran trascendencia en todas las áreas de la química y muy especialmente en la química orgánica, debido al gran número de moléculas totales (incluyendo los isómeros conformacionales) conocidas. Se demuestra que el uso de modelos moleculares “físicos” es una herramienta de tipo metodológico, que permite al docente y al estudiante, apropiarse con mayor facilidad del aprendizaje de la química y la construcción de conceptos, igualmente los desarrollos computacionales también suministran una herramienta virtual, que es tan manipulable como los modelos físicos. En la revisión encontramos que mediante la manipulación física y tridimensional de los modelos, el estudiante se motiva y establece un sin número de interrelaciones, observaciones, diferencias y complementaciones, que bajo formas tradicionales de docencia utilizando sistemas lineales, o planos o motivando la abstracción le sería muy difícil o casi imposible de entender. Los modelos moleculares, se constituyen no solo como un recurso en la explicación del docente, sino también, como una alternativa valiosa, que permite al alumno un aprendizaje más acertado de la Química. La experiencia muestra que la utilización de los modelos moleculares ha generado mejores resultados académicos en los estudiantes que los han utilizado, con relación a los que no han accedido a ellos Abstract: The teaching and learning of the basic concepts of chemistry requires a significant level of abstraction by students, and efficient cognitive strategies by the teacher to help to the understanding and appropriation of the fundamental concepts of natural science. This is largely due to the nature of the concept of molecule, a three dimensional unit (actual object) of infinitesimal proportions, which is not understandable by our senses. The acknowledgment of the molecular unit as a three-dimensional object, to which the fundamental principles of geometry is applied, such as the existence of bond angles and distances, spatial orientations of some of its constituent parts, as well as three-dimensional forms of each molecule and their spatial variations, obtained by alterations in energy content, both in individual molecular entities, as in their groups, are the essential prerequisite for understanding the chemical, physical and biological substances around us. Likewise, they are fundamental requirements for the design and prediction of the applications of the new compounds. The main propose of this work is to review literature on strategies and the results obtained with the use of molecular similes (models), which allows students to get a greater understanding of the concept of three-dimensional molecular and also to enable them to visualize and analyze the molecules through them. In this review we have found a number of strategies that involve the use of models and as a result we have been able to inspire the classes and get more interest from students. The said above is of great importance in all areas of chemistry and especially in organic chemistry, due to the large number of total molecules known. We show that the use of "physical" molecular models is a methodological tool that allows both the teacher and the student, a more easily appropriate learning of chemistry concepts and building. But the computational developments also provide a virtual tool which is so manipulated as the physical model. The review found that by manipulating three-dimensional physical models, students get encouraged and are able to establish a number of relationships, observations, differences and additions that traditional forms of teaching using linear, flat or abstraction models would not be able to motivating him or almost impossible to achieve the goal. The molecular model is not only a useful resource to the teacher for explaining but also as a valuable alternative, which allows students more successful learning of chemistry. Experience shows that the use of molecular models has generated better academic results, comparative to students who do not get access to them

El uso de modelos moleculares en las clases de química ha sido una práctica que, al carecer de una estructuración adecuada, no ha traído consigo los resultados esperados.; por esta razón el presente Trabajo Final propone una estrategia didáctica basada en el uso de modelos moleculares elaborados por los estudiantes. Para el desarrollo de la propuesta se toma como referencia las orientaciones dadas en una cartilla de apoyo, de tal manera que, a través del desarrollo de diferentes actividades que abarcan temáticas de la programación anual para química de grado XI, se fomente la creatividad, capacidad de análisis y las habilidades comunicativas de los estudiantes, gracias a los espacios de construcción, discusión y reflexión. Abstract. The use of molecular models in Chemistry classes has been a practice that, at being lacked of an adequate structure, has not brought the expected results. Therefore, this current thesis proposes a teaching strategy based on the use of molecular models developed by students. For such elaboration, a supporting booklet has been used as a reference, so that, through the development of different activities which cover up 9 topics from Year 11 syllabus, creativity, analytical skills and communication skills of students will be fostered making the most of building up, discussion and reflection settings. Maestría

Se presenta un estudio comparativo de cinco modelos moleculares diferentes para el agua evaluando el equilibrio de fases en la saturación mediante el método de simulación Monte Carlo en el ensamble de Gibbs. Los modelos moleculares comparados contienen tres o cuatro sitios con cargas. Se calculan las densidades de coexistencia líquido y vapor así como la presión de saturación a diferentes temperaturas. El punto crítico y las entalpías de vaporización se obtienen a partir de los resultados de la simulación. La comparación de los resultados de la simulación con datos experimentales obtenidos de la literatura muestra una buena concordancia. This work presents a comparative study of five different molecular models for water, evaluating the phase equilibrium at saturation by the Monte Carlo simulation method in the Gibbs ensemble. The molecular models contain either three or four sites with charges. The coexistence liquid and vapor densities as well as the saturation pressure at different temperatures are calculated. The critical point and the enthalpies of vaporization are both obtained from the results of simulation. The comparison between the results of simulation and experimental data taken from literature shows good agreement.

Desde finales del siglo XX ha crecido el interés por el estudio del biodiesel como alternativa a los combustibles fósiles y como una forma de reducir la emisión de gases de efecto invernadero. Esto es debido a que el biodiesel es una energía renovable, biodegradable, no tóxica y compatible con numerosos motores que se comercializan actualmente. Además el transporte, almacenaje y manipulación del biodiesel tienen menor riesgo que en el caso del diesel. El biodiesel se compone mayoritariamente de metil ésteres (FAMEs) a diferencia del diesel derivado del petróleo, cuyos componentes principales son n-alcanos e hidrocarburos aromáticos [1]. La investigación presentada estudia, mediante la técnica de simulación molecular, sistemas basados en n-alcanos y sistemas basados en metil ésteres. Concretamente se ha empleado la técnica de simulación molecular denominada Dinámica Molecular, utilizando el programa GROMACS (versión 4.6.1) en el colectivo canónico (NVT). Por una parte se estudiaron sistemas de mezclas binarias de metano con n-alcanos (n-decano, n-dodecano, n-tetradecano and n-hexadecano) a una temperatura de 344.15K y en un rango de presión entre 0.1 y 30MPa. Por otra parte, se han estudiado el equilibrio de fases y las propiedades interfaciales de una familia de metil ésteres (metil acetato, metil propionato, metil butirato, metil valerato, metil hexanoato y metil heptanoato), tanto para las sustancias puras como para sus respectivas mezclas con agua a distintas temperaturas. Los modelos moleculares para n-alcanos se describen como átomos Coarse Grained (CG), empleando un potencial de tipo Mie. Mientras que en el caso de los metil ésteres se emplearon modelos TraPPE-UA (Transferable Potentials for Phase Equilibria-United Atoms), donde la parametrización de los distintos grupos se ha desarrollado en base a trabajos llevados a cabo para sustancias similares [2–7]. En este último caso donde se utilizan modelos cuya eficacia se había comprobado en sistemas similares, como cetonas y éteres, nunca habían sido combinados para describir el comportamiento de los metil ésteres presentados. El estudio de estos modelos mediante simulación molecular permite estudiar el equilibrio de fases y propiedades interfaciales de los distintos sistemas, y compararlos con datos experimentales existentes. En el caso de los n-alcanos se observa un descenso de la densidad de fase líquida y tensión interfacial a medida que aumenta la presión, un aumento de la densidad de fase líquida y tensión interfacial al aumentar la longitud de la cadena del n-alcano y adsorción de metano en la región interfacial que aumenta con la presión hasta alcanzar su límite de saturación. Para los sistemas puros de metil ésteres se observa una predicción correcta tanto de la coexistencia de fases como las densidades de coexistencia, presión de vapor, tensión interfacial, entropía interfacial y entalpía interfacial; comparando los datos simulados con datos experimentales existentes. En el caso de mezclas de metil ésteres con agua, se obtienen datos excelentes para las densidades de coexistencia y las fracciones molares, siendo mejores a medida que aumenta la longitud de la cadena alquílica. En los perfiles de densidad se puede observar el efecto de adsorción esperado. Sin embargo, en la tensión interfacial los valores se sobrestiman y no se observa el máximo esperado., Since the last years in the 20th century, the interest in biodiesel has increased because of its use as a renewable fuel and as a form of decreasing greenhouse gas emissions. Biodiesel is renewable, biodegradable, non-toxic and applicable to actual diesel engines. Besides, biodiesel can be transported, kept and treated in an easier way than diesel. Biodiesel is mainly composed of methyl esters (FAMEs), on the contrary, diesel derives from petroleum which is mainly composed of n-alkanes and aromatic hydrocarbons. In this work, the molecular simulation technique is used to study systems based on n-alkanes and systems based on methyl esters. The chosen technique for the study is called Molecular Dynamics, this technique has been used in the program GROMACS (4.6.1 version) with a canonical ensemble (NVT). On one hand, binary mixtures of methane and n-alkane (n-decane, n-dodecane, n-tetradecane and n-hexadecane) were studied at 344.15K of temperature and pressures between 0.1 and 30 MPa. On the other hand, the phase equilibria and interfacial properties from a family of methyl esters (methyl acetate, methyl propionate, methyl butyrate, methyl valerate, methyl hexanoate and methyl heptanoate) were studied at different temperatures, for pure substances and binary mixtures of these methyl esters with water. The molecular models used for describing n-alkanes were Coarse-Grained models with Mie potential. Whereas the methyl esters were described as TraPPE-UA models (Transferable Potentials for Phase Equilibria-United Atoms), where the parametrizations for different groups have been developed in relation to similar substances. In the case of methyl esters, these parameters used before in similar systems, like ketones or ethers, have never been combined to predict the presented methyl esters behavior. The study of these models by molecular simulation allows to obtain the phase equilibria and interfacial properties of the systems and to compare them with experimental data. For n-alkanes, a decrease of the density in the liquid phase is observed while the pressure increases and an increment of the density in the liquid phase and interfacial tension are observed while the length of the chains increases. Another observation for n-alkanes is the existence of methane adsorption in the interfacial region, which increases with the pressure until the saturation limit is reached. For pure systems of methyl esters, an accurate prediction of the phase coexistence and properties of interest are observed, in comparison with experimental data. Between these properties of interest can be found coexistence densities, vapour pressure, interfacial tension, interfacial entropy and interfacial enthalpy. In the case of binary mixtures of water with methyl esters, data obtained for coexistence densities and molar fractions are excellent, these are better while the length of the alkyl chain is bigger. Density profiles show the expected adsorption effect. However, interfacial tension results overestimate the experimental data.

RESUMEN En este trabajo se determinó la presión, con la ecuación del virial molecular, de benceno puro mediante la técnica de simulación molecular Monte Cario en el ensamble canónico, para un rango de temperatura de 513.15 a 628.15 kelvin considerando densidad constante de 0.9144 mol/L y densidad variable de 0.8829 mol/L a 2.1336 mol/L, empleando un modelo molecular de átomos unidos con interacciones exponencial-6. Las estimaciones obtenidas por simulación molecular mostraron desviaciones respecto a los datos experimentales, presentando errores promedio de 9.12% a densidad constante y de 16.70% considerando densidad variable. Con el fin de mejorar la predicción, se propone un método simple para estimar los parámetros del potencial exponencial-6, basado en extrapolar el valor del error de predicción a cero, a partir de un ajuste lineal del error. Los parámetros así obtenidos, se utilizaron para calcular nuevamente la presión del benceno puro a las mismas condiciones de temperatura y densidad antes mencionadas, con errores promedios de predicción de 0.68% a densidad constante y de 2.29% considerando densidad variable. ABSTRACT Pressure of puré benzene is calculated using a molecular Monte Cario simulation technique in the canonical ensemble with the molecular virial equation, data was calculated in a temperatura span of 513.15 to 628.15 Kelvin, considering two cases. In the first instance, constant density of 0.9144 mol/L is used and in the second case density is spanned from 0.8829 mol/L to 2.1336 mol/L, wlth valúes calculated using the molecular model of unlted atoms wlth exponential-6 interactions. The estimations obtained by molecular simulatlon show average errors of 9.12% from the experimental data for constant density and 16.70% for variable density case. To improve data prediction, a simple method to estímate the parameters of the exponential-6 potential is proposed, the estimation method is based on the extrapolation of the error prediction valué to zero, from a linear adjustment of the error. The parameters obtained were used to recalculate the pressure of puré benzene at the same temperature and density conditions, predicted data showed an average error of 0.68% for constant density and 2.29% for variable density., {"references":["HUI TL. An introduction to statistical thermodynamics. Dover Publications: New York, 1986.","Pathria RK., Paul DB. Statistical mechanics. Third edition. Academic Press: Oxford, 2011.","Frenkel D., Smit B. Understanding Molecular Simulation. Academic Press: San Diego, California 2002.","Jorgensen WL., Chandrasekhar J., Madura JD., Impey RW., Klein ML. Comparison of simple potential functions for simulating liquid water. J. Chem. Phys. 1983; 79(2): 926-935.","Harris JG., Yung KH. 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111 p.-31 fig.-8 tab., [EN]Leishmania infantum is a protozoan parasite that causes leishmaniasis in the northern Mediterranean basin. It presents a complex biological cycle with an extracellular phase in the digestive tract of the insect vector and an intracellular phase within the mammalian host. Gene expression throughout the extracellular phase presents variations that seem to be aimed at preparing the parasite to resist the activity of the host immune system in what has been called pre-adaptation theory. In this pre-infection phase, the gene corresponding to the ubiquitin conjugate protein E2 (LinJ.33.2910) appears over-expressed. Given the importance of the functionality of this protein (LiUbc1) along the evolutionary scale, the characterization of this protein in a primitive eukaryotic such as L. infantum is of interest. We have compared this protein with its homologous proteins in other protozoa of the same family and of other lower and higher eukaryotes. It has been seen that homology remains within the genus, decreases in the same family and falls with respect to those of other higher eukaryotes. Molecular modeling of the protein suggests that it is a homodimer similar to that of the structure of Saccharomyces cerevisiae and shows partial homology with that of Homo sapiens. We have proceeded to the cloning of the gene and its expression, purifying the recombinant protein. Its expression has been studied in two different isolates of the parasite and differences between them have been detected. The existence of a dimeric and a monomeric form has been confirmed as predicted by molecular models. Knock-in promastigotes have been obtained that over-express the LiUbc1 protein and its infective capacity has been studied in vitro. It has been detected that over-expression favors the survival of the amastigote phase in the first 24h of the infection in vitro. This suggests that the LiUbc1 protein may be related to the infective capacity of the parasite. The location of the LiUbc1 protein has been studied in wild type and knock-in promastigotes. It has been found to have a location in subcellular structures (nuclear membrane, kinetoplast and flagellar pocket). These structures match the regulatory function assigned to the protein. A challenge experiment against infection in the Mesocricetus auratus model has shown that inoculation of the LiUbc1 protein induces protection in animals against unvaccinated controls. These experiments confirm that the LiUbc1 protein could be a vaccine candidate., [ES]Leishmania infantum es protozoo parásito causante de leishmaniasis en la cuenca norte Mediterránea. Presenta un ciclo biológico complejo con una fase extracelular en el aparato digestivo del insecto vector y una fase intracelular dentro del hospedador mamífero. La expresión génica a lo largo de la fase extracelular presenta variaciones que parece que van dirigidas a preparar al parásito para resistir la actividad del sistema inmune del huésped en lo que se ha llamado teoría de la pre-adaptación. En esta fase previa a la infección, el gen correspondiente a la proteína conjugadora de ubiquitina E2 (LinJ.33.2910), aparece sobre expresado. Dada la importancia de la funcionalidad de esta proteína (LiUbc1) a lo largo de la escala evolutiva, resulta de interés la caracterización de esta proteína en un eucariota primitivo como es L. infantum. Se ha procedido a comparar dicha proteína con sus proteínas homólogas en otros protozoos de la misma familia y de otros eucariotas inferiores y superiores. Se ha visto que la homología se mantiene dentro del género, disminuye en la misma familia y desciende respecto a las de otros eucariotas superiores. El modelado de la proteína sugiere que se trata de un homodímero similar al de la estructura de Saccharomyces cerevisiae y muestra una homología parcial con la de Homo sapiens. Se ha procedido al clonaje del gen y a la expresión del mismo, purificando la proteína recombinante. Se ha estudiado su expresión en dos aislados distintos del parásito y se han detectado diferencias entre los mismos. Se ha confirmado la existencia de una forma dimérica y otra monomérica como predecían los modelos moleculares. Se han obtenido promastigotes knock-in que la sobre-expresan la proteína LiUbc1 y se ha estudiado su capacidad infectiva in vitro. Se ha detectado que la sobre-expresión favorece la supervivencia de la fase amastigote en las primeras 24h de la infección. Esto sugiere que la proteína LiUbc1 puede estar relacionada con la capacidad infectiva del parásito. Se ha estudiado la localización de la proteína LiUbc1 en ambos aislados y además en los promastigotes knock-in. Se ha visto que tiene una localización en estructuras subcelulares (membrana nuclear, kinetoplasto y bolsillo flagelar). Estas estructuras concuerdan con la función de regulación asignada a la proteína. En un experimento de reto frente a la infección en el modelo de Mesocricetus auratus se ha mostrado que la inoculación de la proteína LiUbc1 induce protección en los animales frente a los controles no vacunados. Estos experimentos confirman que la proteína LiUbc1 puede ser un candidato vacunal.

238 p.-49 fig.-17 tab., [EN]Background Lignin is one of the most abundant biomaterials on Earth, and its degradation is an important biological and industrial problem. In nature, lignin recycling is essential in the carbon cycle, being white-rot fungi the main organisms able to mineralize this polymer. In the industry, the use of these fungi or their enzymatic machinery is studied for a better use of lignocellulose in the biorefinery context, as a green alternative to chemical (or physical) methods. For lignin degradation, white-rot fungi secrete different types of peroxidases: i) manganese peroxidases (MnPs), which have a Mn2+-binding site for oxidation of the metal cation to Mn3+ whose chelates diffuse in the wood and are able to oxidize the phenolic moiety of lignin; ii) lignin peroxidases (LiPs), which have a catalytic tryptophan in their surface where lignin is oxidized directly; iii) versatile peroxidases (VPs), which combine both oxidation sites in their structure. The origin of fungal wood degradation was established in the Carboniferous period associated to the production of the first ligninolytic peroxidases and, together with other geochemical factors, contributed to the end of coal accumulation. This evolutionary event is the starting point of this thesis, where the posterior evolution of ligninolytic peroxidases is analyzed using ancestral enzyme resurrection. Aims i. Ancestral sequence reconstruction of fungal peroxidases using the phylogeny of Polyporales peroxidases and the PAML software. The sequences of interest and their molecular models will be evaluated to select those ancestral enzymes that will be studied in detail. ii. Resurrection of the selected ancestral enzymes for their biochemical characterization. Model substrates will be used and both the kinetic constants and stability parameters will be obtained. iii.Optimization of reduction potential measurements to evaluate the redox potential of ligninolytic peroxidases through evolution, including stopped-flow spectrophotometry at redox equilibrium, spectroeloectrochemical titration and protein NMR. iv. Characterization of ancestral and extant peroxidases using lignosulfonates from gymnosperms and angiosperms as water-soluble lignin models. Stopped-flow spectrophotometry will be used to analyze transient-state kinetics, and 2D-NMR to evaluate the modification of the polymer in long-term treatments. Results Chapter 1. Experimental recreation of the evolution of lignin degrading enzymes from the Jurassic to date In this chapter is presented the first resurrection study of ligninolytic enzymes, already published in the literature. Using PAML and the phylogeny of class-II peroxidases from Polyporales (where most wood-rotting fungi are included) the ancestors in the lineage leading to the most efficient ligninolytic enzymes, LiPs, are obtained. Using simple model compounds, the different oxidation sites and their change through evolution are characterized, showing the exploration of new strategies for lignin oxidation. Likewise, the stability of ancestral enzymes is analyzed, showing that their stability to acid pHs, at which ligninolytic peroxidases act in nature, increases when the catalytic tryptophan for direct lignin oxidation appears. Chapter 2. Evolutionary convergence in lignin degrading enzymes In the second chapter a different lineage leading to a distant clade from LiPs is analyzed. This clade includes extant VPs, which also have the direct lignin oxidation site. To evaluate if the appearance of this site is due to duplication events of an ancestor already containing it in its structure, or due to evolutionary convergence appearing twice in different lineages, the ancestors of interest are resurrected. The results show that convergence took place in wood-rotting fungi evolution for a direct lignin oxidation, due to the production of similar types of enzymes through time. It is also showed that during LiPs evolution, the catalytic tryptophan environment became more negative, which could explain their higher efficiency oxidizing model substrates. The results also show convergence in the stability properties of the enzymes in both lineages, being more stable to acidic pHs after the appearance of the catalytic tryptophan., Chapter 3. Redox potential increased during the evolution of enzymes degrading recalcitrant lignin Ligninolytic peroxidases are characterized by their uniquely high reduction potential. This allows them to oxidize multiple substrates including lignin. In this chapter, it is evaluated how the redox potential changed through evolution. To calculate reduction potentials of ancestral and extant enzymes, stopped-flow spectrophotometric measurements at redox equilibrium and spectroelectrochemical titration are employed, obtaining the values of reduction potential of all the catalytic cycle couples and the Fe2+/Fe3+ pair. The results show that there is an increase in the redox potential of ligninolytic peroxidases through evolution, a fact correlated with the displacement of the signal of the proximal histidine observed using protein NMR. This indicates that an structural change in the heme proximal side, with alterations in the geometry of the proximal histidine – heme iron bond, would be involved in the modification of redox potential in evolution. Chapter 4. Peroxidase evolution in white-rot fungi follows wood lignin evolution in plants In the last chapter the linage to LiPs is characterized using two types of water-soluble lignin: lignosulfonates from gymnosperms and angiosperms. With stopped-flow spectrophotometry the transient-state kinetic constants in lignin oxidation are obtained and using 2D-NMR it is evaluated how the polymer is modified through evolution in long-term treatments of both lignosulfonates using extant and resurrected enzymes. After time calibration of the peroxidases phylogeny, it has been concluded that there was a switch in the substrate preference when the solvent exposed catalytic tryptophan appeared in the surface of ligninolytic peroxidases. This way, there was a change from a better oxidation of gymnosperm lignin, more basal, to a preference for angiosperm lignin, more recent and complex, coincident approximately with the origin of this type of plants in evolution., Conclusions Ancestral enzyme resurrection allowed the analysis of ligninolytic peroxidase evolution in wood-rotting fungi. In this thesis, it is demonstrated that during evolution these enzymes explored several strategies for lignin degradation, converging in distant lineages the ability to oxidize the polymer directly in a solvent-exposed tryptophan. With this acquisition, together with the stabilization to acidic pHs, the increase in the negative charge surrounding the tryptophan and the boost of reduction potentials through evolution, the enzymes acquired the unique properties they have today. Likewise, the use of soluble lignin shows a change in the substrate preference from gymnosperms to angiosperms wood lignin, concomitant with the rise of the catalytic tryptophan., [ES]Objetivos i. Reconstrucción de secuencias de peroxidasas fúngicas usando la filogenia de las peroxidasas ligninolíticas de Polyporales y el software PAML. Se evaluarán las secuencias de interés y los modelos tridimensionales de sus estructuras para seleccionar aquellas enzimas ancestrales que se estudiarán en detalle. ii. Resurrección de las enzimas ancestrales seleccionadas para su posterior caracterización bioquímica. Para ello se usarán sustratos modelo y se estudiarán tanto sus constantes cinéticas como su estabilidad. iii. Puesta a punto de técnicas para medir y evaluar el potencial redox de las peroxidasas ligninolíticas a lo largo de su evolución, incluyendo espectrometría de flujo detenido (stopped-flow) en equilibrio redox, titulación espectroelectroquímica y NMR de proteínas. iv. Estudio de la actividad de las peroxidasas ancestrales y actuales usando lignosulfonatos de gimnospermas y angiospermas como modelos de lignina soluble en agua. Para ello se realizarán estudios cinéticos de los estados transitorios de las enzimas mediante espectrofotometría de stopped-flow, y análisis de NMR bidimensional (2D-NMR) de los productos de reacción en los que se evaluará la modificación de los polímeros en tratamientos prolongados. Resultados Capítulo 1: Recreación experimental de la evolución de enzimas degradadoras de lignina desde el Jurásico hasta hoy En este capítulo se presenta el primer estudio de resurrección de enzimas ligninolíticas realizado y ya recogido en la literatura. Usando PAML y la filogenia de las peroxidasas de clase II de los Polyporales (donde se incluyen la mayoría de hongos degradadores de la madera) se obtienen ancestros en el linaje que conduce a las enzimas ligninolíticas más eficientes que existen actualmente, las LiPs. Usando sustratos modelo simples, se caracterizan los distintos sitios de oxidación en las enzimas y se comprueba cómo han ido cambiando a lo largo de la evolución, explorando nuevas estrategias para la oxidación de lignina. Así mismo, se analiza la estabilidad de las enzimas ancestrales y actuales, viendo que su estabilidad a pHs ácidos, donde actúan en la naturaleza, aumenta cuando aparece el triptófano catalítico para la oxidación directa de la lignina. Capítulo 2: Convergencia evolutiva en enzimas degradadoras de lignina En este segundo capítulo se analiza otro linaje evolutivo que lleva a un clado de enzimas diferenciado y distante con respecto a las LiPs estudiadas en el capítulo anterior. En este clado se incluyen VPs actuales, que también poseen el sitio de oxidación directa de la lignina. Para evaluar si la aparición de dicho sitio se debió a eventos de duplicación desde un ancestro que lo contenía en su estructura, o se produjo como consecuencia de un proceso de convergencia evolutiva apareciendo dos veces en distintos linajes, se resucitan los ancestros correspondientes. Los resultados muestran que se produjo convergencia evolutiva en hongos degradadores de madera para la oxidación directa de la lignina debido a la producción de enzimas similares durante la evolución. Se muestra también que durante la evolución de las LiPs se produjo un aumento de carga negativa alrededor del triptófano, lo que podría explicar su mayor eficacia oxidando sustratos modelo. Los resultados también muestran que se produjo convergencia en las propiedades de las enzimas de ambos linajes, siendo más estables a pHs ácidos tras la aparición del triptófano catalítico., Capítulo 3: El potencial redox de las enzimas que degradan lignina aumentó durante la evolución Las peroxidasas ligninolíticas se caracterizan por su alto potencial redox. Esto les permite oxidar múltiples sustratos entre los que se encuentra la lignina. En este capítulo se analiza cómo cambió el potencial redox de estas enzimas a lo largo de la evolución. Para calcular los potenciales de reducción de las enzimas ancestrales y actuales se utilizan medidas espectrofotométricas de stopped-flow en equilibrio redox y titulación espectroelectroquímica, obteniéndose los valores de potencial redox de todas las parejas del ciclo catalítico y del par Fe2+/Fe3+. Los resultados muestran que se produjo un aumento del potencial redox en las peroxidasas ligninolíticas a lo largo de la evolución, un hecho que se ha podido correlacionar con el desplazamiento observado de la señal correspondiente a la histidina proximal usando NMR de proteínas. Esto indica que un cambio estructural en el entorno proximal del hemo, con alteraciones en la geometría del enlace histidina proximal – hierro del hemo, estaría implicado en la modificación del potencial redox a lo largo de la evolución. Capítulo 4: La evolución de las peroxidasas de los hongos de podredumbre blanca sigue la evolución de la lignina de la madera en plantas En este último capítulo se caracteriza el linaje de las LiPs usando dos tipos de lignina soluble en agua: lignosulfonatos de gimnospermas y de angiospermas. Mediante espectrofotometría de stopped-flow se obtienen las constantes de estado transitorio para la oxidación de lignina, y usando 2D-NMR se analiza cómo se modifica el polímero a lo largo de la evolución en base a tratamientos prolongados de ambos lignosulfonatos con enzimas actuales y resucitadas. Tras la calibración temporal de la filogenia de las peroxidasas, se ha podido concluir que hubo un cambio en la preferencia de sustrato cuando apareció el triptófano catalítico en la superficie de las peroxidasas ligninolíticas. De este modo, se pasó de una mejor oxidación de lignina de gimnospermas, más basal, a una preferencia por la lignina de angiospermas, más reciente y compleja, coincidiendo aproximadamente con el origen de este tipo de plantas en la evolución., Conclusiones Usando la resurrección de enzimas ancestrales se ha analizado la evolución de las peroxidasas ligninolíticas de los hongos degradadores de la madera. En esta tesis se demuestra que durante la evolución de estas enzimas se exploraron varias estrategias para la degradación de lignina, convergiendo en linajes distintos la capacidad de oxidar directamente este polímero en un triptófano expuesto en la superficie de la proteína. Con esta adquisición, junto con su estabilización a pHs ácidos, el incremento en la carga negativa alrededor del triptófano y el aumento del potencial redox a lo largo de la evolución, las enzimas adquirieron las propiedades únicas que tienen hoy día. Así mismo, empleando ligninas solubles se muestra el cambio en la preferencia de sustrato experimentado por las peroxidasas ligninolíticas, de lignina de gimnospermas a lignina de angiospermas, coincidente con la aparición del triptófano catalítico., Ha sido financiada por las becas (FPI, Ref BES-2012-053513) y Ref EEBB-I-15-10267) ; los proyectos europeos (INDOX, Ref KBBE-2013-613549) y H2020- BBI-PPP-2015-720297) Y los proyectos del Plan Nacional (NOESIS, Ref BIO2014-56388-R) y (GENOBIOREF, Ref BIO2017-86559-R)

Existe un creciente interés en el estudio de los hidratos de gases debido a sus aplicaciones, no solo energéticas sino también medioambientales. Las condiciones de estabilidad de estos hidratos pueden ser ampliamente modificadas mediante aditivos que pueden promover o inhibir la formación de estos. El tetrahidrofurano (THF) es uno de los promotores de hidratos más ampliamente conocido y usado. Sin embargo, muy pocos estudios han sido dedicados a la determinación de sus propiedades termodinámicas, y al estudio de los equilibrios de fases de sus mezclas con el resto de compuestos que forman el hidrato de gas (agua, H2O, metano, CH4, dióxido de carbono, CO2,. . . ). En este aspecto, la simulación molecular y los formalismos teóricos pueden proporcionar información no solo macroscópica sino también microscópica acerca de los equilibrio de fases y las propiedades interfaciales de las mezclas binarias de THF con H2O, CH4 y CO2. Como primera aproximación para comprender las propiedades termodinámicas de las mezclas binarias de THF + CO2 (2), CH4 (2) y + H2O (2), los diagramas de fases a altas presiones de estos sistemas fueron obtenidos usando la ecuación de estado SAFT-VR (del inglés, Statistical Associating Fluid Theory-Variable Range). En este trabajo, se estudió el comportamiento termodinámico de estos sistemas mezcla desde un punto de vista teórico. Las predicciones teóricas obtenidas fueron usadas como punto de partida en los siguientes trabajos. También se ha estudiado la capacidad de diferentes modelos de THF, tomados de la literatura, para determinar sus propiedades interfaciales a través de la simulación directa de la interfase líquido-vapor. El THF fue modelado utilizando seis modelos moleculares diferentes, tres de ellos basados en la aproximación de átomos-unidos y los otros tres basados en la aproximación de coarse grained. Uno de los modelos de átomos-unidos se propuso en este estudio y es una versión rígida y plana del modelo original TraPPE-UA (del inglés, Transferable Potentials for Phase Equilibria-United Atoms) de THF propuesto por Keasler et al. [J. Phys. Chem. B 115, 11234 (2012)]. Para los seis modelos de THF estudiados, se examinaron los perfiles de densidad, las densidades de coexistencia, la anchura interfacial y la tensión interfacial. Esta versión rígida pudo proporcionar resultados similares al modelo flexible original al mismo tiempo que proporciona simulaciones más rápidas. Para validar las predicciones teóricas obtenidas para la mezcla binaria THF+CO2, se ha medido experimentalmente la tensión interfacial, las densidades de coexistencia y la adsorción de Gibbs relativa a dos temperaturas (298.15 y 353.15 K) y a varias presiones. Además, se calcularon los perfiles de densidad aplicando la Teoría del Gradiente Cuadrado. Los resultados experimentales se utilizaron, junto con las predicciones teóricas obtenidas utilizando SAFT-VR, como punto de partida en el estudio de la mezcla binaria THF+CO2 utilizando simulación en dinámica molecular. Estas simulaciones se llevaron a cabo en las mismas condiciones termodinámicas en las que se llevaron a cabo los experimentos. El THF fue modelado usando la versión original y la versión rígida del modelo TraPPE-UA de THF. El acuerdo entre los resultados de simulación, utilizando ambos modelos, con los datos experimentales y las predicciones teóricas fue excelente en la mayoría de los casos. Siguiendo los pasos de los trabajos anteriores, se ha estudiado, de forma experimental y mediante simulación en dinámica molecular, las propiedades interfaciales y los equilibrios de fases de la mezcla binaria THF+CH4 a 300 y 370 K a varias presiones. En este estudio, el THF solo se modeló utilizando el modelo rígido TraPPE-UA, ya que este proporciona resultados igualmente aceptables que el modelo flexible original de Keasler, pero necesita tiempos menores de simulación. Nuevamente, el acuerdo entre resultados obtenidos mediante simulación, teoría y experimentos fue excelente en la mayoría de las condiciones termodinámicas estudiadas. En este punto, es importante mencionar, que antes de este trabajo, no existían datos experimentales o de simulación para la mezcla binaria THF+CH4. Por otro lado, la familia de los 1-alcanoles ha sido ampliamente utilizada como inhibidor de hidratos. Para la mezcla binaria de H2O + 1-alcanol (desde el 1-butanol al 1-heptanol), hemos estudiado las propiedades interfaciales (perfiles de densidad, densidades de coexistencia y tensiones interfaciales) y los equilibrios de las fases. Los resultados obtenidos de simulación en dinámica molecular se compararon con resultados experimentales tomados de la literatura., There is an increasing interest in the gas hydrates study due to their energetic and environmental applications. The thermodynamic stability conditions of these hydrates can be widely modified using additives which can promote or inhibit their formation. Tetrahydrofuran (THF) is one of the most known and used hydrate promoters. However, a very limited number of studies have been devoted to the determination of its thermodynamic properties, and to the study of the phases equilibria of their mixtures with the rest of the compounds which form the gas hydrate (water, H2O, methane, CH4, carbon dioxide, CO2,...). In this aspect, the molecular simulation and the theoretical formalisms are able to proportionate not only macroscopic information, but also microscopic information, about the phases equilibria, and the interfacial properties of the binary mixtures of THF with H2O, CH4, and CO2. As a first approximation to understand the thermodynamic properties of the THF+CO2(2), CH4(2), and + H2O(2) binary mixtures, the high pressures phases diagrams of these systems were obtained using the equation of state SAFT-VR (Statistical Associating Fluid Theory-Variable Range). In this work, the thermodynamic behaviour of these mixture systems was studied from a theoretical point of view. The theoretical predictions obtained were used as a start point in the following works. We have also studied the ability of different THF models, taken from the literature, to determine their interfacial properties through the direct simulation of the vapor-liquid interface. The THF was modeled using six different molecular models, three of them based on the united-atoms approach and the other three based on a coarse-grained approach. One of the united-atoms models was proposed in this study and it is an approximate rigid and planar version of the original TraPPE-UA THF model (Transferable Potentials for Phase Equilibria-United Atoms) proposed by Keasler et al. [J. Phys. Chem. B 115, 11234 (2012)]. For the six studied THF model, we examined the density profiles, the coexistence densities, interfacial thickness and the surface tension in terms of temperature. This rigid version was able to provide similar results as the original flexible model at the same time that it provides faster simulations. In order to validate the theoretical predictions obtained to the THF+CO2 binary mixture, we have measured experimentally the interfacial tension, the coexistence densities and the relative Gibbs adsorption at two temperatures (298.15 and 353.15 K) and at several pressures. In addition, density profiles were calculated applying the Square Gradient Theory. The experimental results were used, together with the theoretical predictions obtained using SAFT-VR, as a start point in the study of the THF+CO2 binary mixture using molecular dynamic simulation. These simulations were carried out at the same thermodynamic conditions at which the experiments were performed. THF was modeled using the original and the rigid version of the TraPPE-UA THF model. The agreement between molecular dynamic simulation results, using both models, with the experimental results and the theoretical predictions were excellent in the majority of the cases. Following the steps of the previous works, we have studied experimentally, and using molecular dynamic simulation, the interfacial properties and the phase equilibria of the binary mixture of THF+CH4 at 300 and 370 K at several pressures. In this study, the THF was only modeled using the rigid TraPPE-UA THF model due to this one provides equally acceptable results than the original flexible Keasler’s model, but it needs lesser simulation times. Again, the agreement between simulation, theoretical and experiment results was excellent in the majority of the thermodynamic studied conditions. At this point, it is important to mention that before this work there were not experimental or simulation results for the THF+CH4 binary mixture. On the other hand, the family of the 1−alkanols has been widely used as hydrate inhibitors. For the H2O+1−alkanol binary mixture (from 1−butanol to 1−heptanol), we have studied the interfacial properties (density profiles, coexistence densities, and interfacial tensions) and the phases equilibria. The results obtained from molecular dynamics simulation were compared with experimental results taken from the literature.

This study investigated the understanding of isomerism by students of Bachellor degree in Chemistry exposed to a situation-problem (SP) teaching approach. The methodology involved the following stages: elaboration of two SPs as proposed by Meirieu; creation of a text and selection of molecular models for spatial visualization of the chemical structures; students’ written reports respect to SPs and an interview with some of the students. Experience, in terms of development and use of SPs, demonstrated their potential in the teaching of isomerism, for both conceptual training and to modification of traditional view (teaching by transmission-reception) that predominates at university-level chemistry teaching, which is commonly restricted to the whiteboard, transparencies, chalk and markers.

La concepción semántica de las teorías científicas supone la dependencia de los modelos respecto de las teorías. Algunos autores desafían tal supuesto a través del estudio de ciertos modelos concebidos como fenomenológicos. Sobre la base del análisis de los modelos atómicos y moleculares en química cuántica, en el presente artículo se argumentará en favor de una independencia de los modelos respecto de las teorías que no puede interpretarse como meramente histórica y relativa al contexto. Estos modelos ponen de manifiesto una independencia conceptual, constitutiva del proceso de modelización, que no resulta de una deficiencia contingente de la teoría, deficiencia que sería resuelta por el progreso futuro de la ciencia. The semantic view of scientific theories assumes the dependence of models on theories. Some authors challenge that assumption by means of the study of certain models conceived as phenomenological. On the basis of the analysis of atomic and molecular models in quantum chemistry, in this article we will argue for an independence of models from theories, which cannot be interpreted as merely historical and context relative. Those models shows a conceptual independence that is constitutive of the modeling process; such independence cannot be conceived as a result of a contingent deficiency of the theory used, deficiency that would be overcome by the future progress of science. Fil: Accorinti, Hernán Lucas. Universidad de Buenos Aires; Argentina Fil: Martínez González, Juan Camilo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Tesis (Licenciado en Química) Proyecto FONDECYT 11121635 Los complejos Organometálicos que posean actividad redox y que contengan enlaces o puentes con carbonos 𝜋-conjugado son de gran interés en la actualidad, ya que, constituyen un poderoso acercamiento a la fabricación de materiales inteligentes. Particularmente, cuando se usan para modificar superficies conductoras, se obtienen sistemas útiles para el almacenaje o transferencia de información [1]. Estas propiedades permiten el diseño de nuevos modelos moleculares para evaluar si se produce la comunicación electrónica entre el fragmento organometálico [2]. Uno de los primeros intentos en la construcción de sistemas bi-metálicos con propiedades redox unidos a través de enlaces conjugados y que exhiban almacenamiento de carga reversible a nivel molecular, han sido los complejos del tipo metal-alquinil pertenecientes al grupo 8. La siguiente unidad de investigación se enmarca en el diseño y síntesis de nuevos compuestos Ferrocenil-alquinilrutenio y, asimismo, a modo de comparación, la síntesis de complejos Ferrocenil-alquinilnitro, con el fin de estudiar la comunicación electrónica entre los fragmentos organometálicos ferrocenilo, RuCl(dppe)2 y el grupo nitro a través de la conjugación cruzada dada por el puente arilpropenona. Las propiedades redox de todos los compuestos, fueron analizadas mediante el uso de la voltamperometría cíclica. Finalmente, se medirán sus propiedades ópticas a través de Uv-Visible. Organometallic complexes having redox activity and containing links or bridges with π-conjugated carbon are of great current interest because, are a powerful approach to the manufacture of smart materials. Particularly when used to modify conductive surfaces, useful systems for storage or transfer of information [1] are obtained. These properties allow the design of new molecular models to evaluate whether the electronic communication between the organometallic fragment [2] occurs. One of the first attempts to build bi-metal systems with redox properties connected to conjugated bonds exhibiting reversible charge storage at the molecular level, have been alkynyl metal-complex belonging to the 8-d transition metal group. The following undergraduate thesis is framed by the design and synthesis of new ferrocenyl-alkynylruthenium compounds, likewise, for comparison, the synthesis of new ferrocenyl-alkynylnitro complex were obtained, in order to study the electronic communication between the following groups: i) ferrocenyl, ii) RuCl(dppe)2 organometallic fragments and iii) the nitro group, through crossconjugation given by the arylpropenone bridge. The redox properties of all compounds were evaluated by cyclic voltammetry. Finally, its optical properties were also measured by UV-visible spectrum.

La enseñanza de la química orgánica se ha desarrollado tradicionalmente de forma repetitiva y mecánica, en la cual los estudiantes adquieren una serie de herramientas para nombrar compuestos y reconocer reacciones, que en muchas ocasiones resultan poco significativas. Características que van muy desligadas de la química y su objeto de dar explicaciones al mundo macroscópico desde lo microscópico y con esto la representación del mismo a través del modelado. Por ello, en este trabajo se propone diseñar, aplicar y analizar una estrategia didáctica para la enseñanza de la química orgánica desde los modelos moleculares, utilizando experimentos sencillos con cajas didácticas basados en el aprendizaje activo, con los que se logre establecer la tridimensionalidad de las moléculas. Las cajas didácticas usadas tienen como característica fundamental estar constituidas por materiales didácticos de fácil acceso en cualquier contexto. A través de la fase de aplicación se detectaron cambios significativos positivos en algunos aspectos como la forma tridimensional de ver las moléculas y con ella de entender las interacciones moleculares, entre otros. Abstract. The teaching of organic chemistry has traditionally developed and mechanically repetitive, in which students acquire a set of tools to name compounds and recognize reactions that are often insignificant. Properties that are very detached from the chemical and its object to provide explanations to the macroscopic from the microscopic world with this representation of himself through modeling. Therefore, this paper aims to design, implement and analyze a teaching strategy for teaching organic chemistry from molecular models, using simple experiments with teaching cases based on active learning, with which it succeeds in establishing the three-dimensionality of the molecules. The didactic boxes are used as a basic feature be made of easily accessible teaching materials in any context. Through the implementation phase positive significant changes were detected in some aspects such as the three dimensional shape of the molecules and see her to understand the molecular interactions, among others. Maestría

Chemistry students have difficulty understanding molecular structures and their functions. To aide their comprehension, molecular visualization software has been developed to run on smart phones, but in order to positively influence learning it must have a high degree of usability (usability measures how software is used in terms of efficiency, efficacy and satisfaction). This paper describes a usability study of molecular visualization software running on a smart phone, where chemistry students analyzed molecular models. Results showed very good usability and 95% of students wanted to use it in further classes.