Laboratorio de Química Orgánica en 3D
Gracias a este entorno virtual, los alumnos pueden realizar, de forma segura, prácticas de laboratorio de Química Orgánica que implican la manipulación de sustancias potencialmente peligrosas.
01.07.2016
En un entorno real, la realización de las prácticas de Química Orgánica implica siempre riesgos para los estudiantes y los profesores. Esto es debido a que estas prácticas conllevan la manipulación de sustancias tóxicas o nocivas, muchas de ellas cancerígenas y/o inflamables, y con volatilidad relativamente alta. Gracias a la tecnología 3D, en la que se basa el Laboratorio Virtual de Química Orgánica de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales, estas experiencias docentes ya son posibles sin riesgo alguno.
Las nuevas tecnologías aportan la posibilidad de realizar prácticas virtuales mediante avatares que realizan exactamente los mismos cálculos y manipulaciones que realizarían en una práctica real, pero excluyendo toda la peligrosidad. El laboratorio virtual posibilita que asignaturas que no tienen asignadas prácticas por falta de espacio y/o de infraestructuras puedan cursarlas también, por lo que se consideran de gran interés. Además, contribuyen a la evaluación continua de los contenidos de las asignaturas.
El laboratorio ha sido diseñado por la profesora de la ETSI Industriales Mª Pilar García Armada y el técnico del Gabinete de Tele-Educacion (GATE), Daniel Fernández-Avilés Pedraza.
Objeto de las prácticas
Actualmente este laboratorio permite la realización de dos prácticas. La primera de ellas está dedicada la identificación de grupos funcionales. Persigue que el alumno, siguiendo una sistemática analítica, pueda clasificar una molécula desconocida dentro de una familia orgánica (alcanos, alcoholes, aminas, alquenos, aldehídos, cetonas y ácidos carboxílicos). Los estudiantes deberán preparar todos los reactivos necesarios y realizarán ensayos de identificación basados en las reacciones más características de los grupos funcionales que se estudian en las clases de teoría.
La segunda práctica se realizará en el mismo laboratorio y con los mismos materiales que la anterior. Consiste en la obtención de dos isómeros geométricos y el estudio de sus propiedades. Para ello, se obtendrán los isómeros geométricos ácidos cis y trans 2-butenodióico (ácidos maléico y fumárico) a partir del anhídrido maléico (2,5-dioxofurano) y se estudiarán las diferencias entre sus propiedades físicas y químicas.
Estas prácticas suponen los primeros pasos para un desarrollo posterior con más prácticas virtuales de la misma materia y con complejidad creciente. En este trabajo se describirá la primera de ellas, que se encuentra totalmente desarrollada.
Operaciones en el laboratorio virtual
Una vez que el alumno ha accedido al laboratorio con su avatar y se ha provisto de bata de laboratorio, gafas y guantes como medidas de seguridad, tendrá que realizar los cálculos necesarios y la preparación de todos los reactivos que va a necesitar (hidróxido sódico 1 M, indicador universal, permanganato potásico 0.02 M, nitrato de plata al 5%, amoniaco al 5%, reactivo de Tollens y 2,4-dinitrofenilhidracina). Realizará pesadas, mezclas, disoluciones, etc. En la figura 1 se muestra el puesto de trabajo para la preparación de reactivos desde el punto de vista subjetivo del avatar.
Una vez preparados los reactivos, los alumnos experimentarán todas las reacciones de identificación con compuestos conocidos para familiarizarse con las reacciones. Se numeran 10 tubos de ensayo, se colocan en la gradilla y se van añadiendo, en cada uno de ellos, ácido acético (etanóico), agua destilada, dietilamina, propanal, ciclohexeno, acetona, etanol y n-Hexano, en las cantidades establecidas. Después se procede a su identificación conforme a un esquema sistemático de análisis a disposición del alumno. Finalmente, se deberá realizar la identificación de dos muestras problema desconocidas.
Tutor virtual
Para guiar y ayudar a los alumnos a través de la práctica y de corregir las diferentes acciones que vayan realizando, el laboratorio cuenta con un tutor virtual que se comunica con ellos a través de mensajes de texto que les van dando una retroalimentación constante de sus progreso en el laboratorio. También permite registrar en forma de historial todas las acciones del alumno en el laboratorio con un gran número de detalles, así como los errores cometidos.
Plataforma
La plataforma se ha construido utilizando el software de código abierto OpenSim, que gestiona los mundos virtuales en 3D, y el lenguaje LSL (Linden Scripting Language, que imprime funcionalidad a los objetos.
El alumno puede realizar la experiencia desde cualquier lugar con conexión a Internet y un visor gratuito.
El laboratorio está integrado dentro del servicio de laboratorios virtuales del GATE. En el siguiente enlace puede visualizar un vÍdeo explicativo del proyecto general:
Cualquier persona interesada, perteneciente o no a la UPM, pueden solicitar la creación de un avatar invitado para realizar un paseo virtual por este servicio cumplimentando un simple formulario.