Estudiante: Dionisio Perez | Asignatura: Compuestos Inorgánicos de Estructura Compleja | Idioma: EN
Pregunta 1
Structure and bonding of silicates
Respuesta del estudiante
Silicates are the most abundant group of minerals in the Earth’s crust and are characterized by the presence of the silicate tetrahedron (SiO4)4- as the fundamental building block. This tetrahedron consists of one silicon atom covalently bonded to four oxygen atoms in a tetrahedral arrangement. The silicon atom possesses sp3 hybridization, and the oxygen atoms are arranged in a manner that maximizes electrostatic interactions with the positively charged silicon atoms of neighboring tetrahedra.
The bonding in silicates is primarily covalent, arising from the strong Si-O bonds. However, significant ionic character is also present due to the charge imbalance within the silicate tetrahedron. The overall charge of the silicate framework is neutral, achieved through a complex network of interconnected tetrahedra.
Silicates are classified based on their structural arrangement:
* **Nesosilicates:** Individual tetrahedra are linked through cations (e.g., Mg2+, Fe2+), forming a framework structure. Examples include olivine and garnet.
* **Sorosilicates:** Two tetrahedra share an oxygen atom, forming a double tetrahedron (Si2O7)6- structure. Examples include epidote.
* **Cyclosilicates:** Tetrahedra are linked in rings. Examples include beryl and tourmaline.
* **Inosilicates:** Chains or sheets of tetrahedra are formed. Chains can be single-chain (e.g., pyroxene) or double-chain (e.g., amphibole). Sheets can be two-dimensional (e.g., mica) or three-dimensional (e.g., serpentine).
* **Phyllosilicates:** Tetrahedra are linked in sheets, resulting in a layered structure with weak Van der Waals forces between the layers. Examples include micas and talc.
* **Tectosilicates:** Individual tetrahedra are not linked, but rather arranged in a three-dimensional network. Examples include quartz and feldspar.
The type of silicate structure significantly influences the physical properties of the mineral, such as hardness, cleavage, and density.
Pregunta 2
What is a borane? Classification of boranes
Respuesta del estudiante
A borane is a chemical compound containing a boron atom bonded to three or more other atoms, typically hydrogen. The general formula is BH3n, where n ≥ 3. Boranes are Lewis acids due to the electron deficiency of boron.
Boranes are classified into several categories based on their structure and bonding:
* **Isolated Boranes:** These consist of a single boron atom bonded to three hydrogen atoms. Examples include BH3, B2H6, and HD.
* **Terminal Boranes:** These have a hydrogen atom directly bonded to the boron atom. They are generally more acidic than internal boranes. Examples include BH3 and B2H6.
* **Internal Boranes:** These have hydrogen atoms bonded to other boron atoms. Examples include B2H6, Mc2B6H12, and HB(CN)6.
* **Polyborenes:** These are cyclic or polymeric boranes containing multiple boron and hydrogen atoms. Examples include BxHy.
* **Boron Clusters:** These are aggregates of boron atoms held together by covalent bonds. Examples include carboranes (e.g., β-carborane).
Pregunta 3
Give examples of the use of inorganic heterocycles in the synthesis of the corresponding polymers
Respuesta del estudiante
Polifosfacenos are utilized in the synthesis of polymers. Politiazilos are employed in the creation of conducting polymers. Silicon-containing heterocycles, specifically polysiloxanes and polysilanes, serve as monomers for the production of silicone polymers. These heterocycles contribute specific properties to the resulting polymers, such as thermal stability, flexibility, and conductivity, depending on the specific structure and polymerization method.
Pregunta 4
Crystalline defects
Respuesta del estudiante
Crystalline defects are deviations from the perfect periodicity of a crystalline lattice. They can be classified into two main categories: point defects and extended defects.
Point Defects:
* Vacancy: An empty lattice site.
* Interstitial defect: An atom occupying a position not normally found in the lattice.
* Substitutional defect: An atom of a different element occupying a lattice site.
* Frenkel defect: A vacancy-interstitial pair within the same crystal.
* Schottky defect: An equal number of vacancies and interstitials in an ionic crystal.
Extended Defects:
* Dislocations: Linear defects involving a misaligned portion of the lattice.
* Edge dislocation: A line defect characterized by an increase in the density of atoms on one side of the dislocation and a decrease on the other.
* Screw dislocation: A line defect characterized by a spiral nature.
* Grain boundaries: Interfaces between differently oriented crystal grains in a polycrystalline material.
* Twin boundaries: Interfaces where the crystal structure is mirrored.
* Stacking faults: Imperfections in the stacking sequence of atomic planes.
The presence of crystalline defects significantly influences the physical and chemical properties of crystalline materials, such as their mechanical strength, electrical conductivity, and optical properties.
Pregunta 5
Explain the polymerization of vanadates, VO43- as a function of concentration and pH
Respuesta del estudiante
The polymerization of vanadates, specifically VO43-, is a complex process strongly influenced by both concentration and pH. It proceeds through a series of steps, ultimately leading to the formation of polymeric structures with varying compositions and topologies.
At low vanadium concentrations and neutral pH, VO43- exists as monomeric units. As the concentration increases, polymerization initiates, forming oligomeric chains. These chains are predominantly composed of VO43- units linked through hydrogen bonding interactions between the oxygen atoms. The initial stages involve the formation of dinuclear vanadium units (VO2(VO4)2), which then aggregate to form larger oligomers.
The pH plays a crucial role in directing the polymerization pathway. At higher pH values (typically above 7), the vanadate ion undergoes hydrolysis, forming hydrated vanadium species such as V(OH)42- and V2(OH)6. These hydrated species are more reactive and facilitate the formation of polymeric chains with a greater degree of hydration. The degree of hydration significantly impacts the stability and structure of the resulting polymers.
At very high vanadium concentrations and elevated pH, the polymerization proceeds to form complex, three-dimensional networks. These networks are characterized by a highly interconnected structure and can exhibit gel-like behavior. The specific topology of the network depends on the precise conditions, including the vanadium concentration, pH, and temperature.
The resulting polymers are not static structures; they exhibit dynamic behavior due to the reversible nature of the hydrogen bonding and hydration interactions. The polymerization process is equilibrium-driven, and the composition and structure of the polymer can be tuned by adjusting the vanadium concentration and pH. Furthermore, the presence of other ions in solution can also influence the polymerization process and the final polymeric structure. The resulting polymers can range from simple linear chains to complex, branched, or network structures.
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Pregunta
Respuesta del estudiante
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A continuación presentamos en detalle la rúbrica que se aplicará para evaluar las preguntas de los exámenes en base a 6 dimensiones. Hemos definido una escala Likert de 0 a 4 para cada una de las dimensiones evaluadas. La descripción general de los valores es la siguiente:
NE - No evaluable
La pregunta no se ha contestado: está en blanco, contesta a otra cosa sin relación con lo que se ha preguntado, o esta dimensión de calidad es irrelevante para la pregunta.
0 – Muy deficiente
En esta dimensión de calidad, la respuesta del estudiante refleja una competencia nula (no hay ningún valor en la respuesta en cuanto a esta dimensión de calidad).
1 – Deficiente
En esta dimensión de calidad, la respuesta tiene defectos críticos (no se puede aprobar en estas condiciones).
2 – Aprobado
En esta dimensión de calidad, la respuesta refleja una competencia aceptable, sin defectos críticos pero sin méritos destacables.
3 – Notable
En esta dimensión de calidad, la respuesta refleja una competencia destacable, sin defectos relevantes.
4 – Sobresaliente
En esta dimensión de calidad, la respuesta refleja una competencia sobresaliente, sin defectos y con méritos destacables.
A continuación se presentan los descriptores de los valores de la escala para cada dimensión de calidad específica.
Qué mide: La calidad lingüística de la redacción, ortografía, gramática, adecuación al registro académico y fluidez del discurso.
NE - No evaluable
La pregunta no se ha contestado: está en blanco, contesta a otra cosa sin relación con lo que se ha preguntado, o la calidad de la redacción es irrelevante para la pregunta.
0 – Muy deficiente
El texto es difícil de leer; es poco fluido; la redacción es confusa; contiene errores gramaticales y/o ortográficos graves y frecuentes; frases mal formadas; estilo desordenado e inapropiado.
1 – Deficiente
El texto es comprensible con esfuerzo, pero la calidad de la redacción y la fluidez tienen defectos críticos: el estilo es poco elaborado o excesivamente barroco, hay problemas de cohesión y de redacción, con algunos errores gramaticales y ortográficos inapropiados en estudios de grado.
2 - Aprobado
El texto es aceptablemente fluido y coherente; la organización y adecuación del estilo al contexto académico son aceptables, sin defectos críticos ni méritos destacables.
3 - Notable
El texto presenta una fluidez destacable. El estilo es claro, preciso y apropiado al contexto académico. La redacción es coherente, bien estructurada y facilita la comprensión del texto, con algunos defectos menores. El estilo se adecúa a las reglas del registro académico.
4 - Sobresaliente
La calidad del texto es muy alta; no sólo es fluido, sino que refleja un dominio de la escritura y del registro académico claramente superior a lo esperado.
Qué mide: la veracidad de lo que se afirma y el grado de fiabilidad global de la respuesta.
NE - No evaluable
La pregunta no se ha contestado: está en blanco, contesta a otra cosa sin relación con lo que se ha preguntado, o la precisión factual es irrelevante para la pregunta.
0 – Muy deficiente
La respuesta contiene errores factuales críticos, información falsa, o afirmaciones incorrectas; la información presentada puede parecer inventada o contradictoria en relación al conocimiento que se debería haber adquirido al cursar la asignatura.
1 – Deficiente
La respuesta es parcialmente correcta desde el punto de vista factual, contiene inexactitudes, simplificaciones excesivas o afirmaciones ambiguas que afectan de forma crítica a la corrección de la respuesta.
2 - Aprobado
La respuesta es factualmente correcta en líneas generales. Hay errores, imprecisiones u omisiones que no son críticos.
3 - Notable
La respuesta es factualmente correcta, los errores factuales son mínimos y poco relevantes para la corrección de la respuesta.
4 - Sobresaliente
La respuesta es muy destacable en este plano: no hay ningún error factual, y la información es precisa y detallada.
Qué mide: la consistencia interna de los argumentos presentados, la progresión lógica y la ausencia de contradicciones. Nótese que en este apartado no se valora la corrección factual (valorada en el apartado anterior), sino exclusivamente la calidad del razonamiento, incluso si se parte de premisas incorrectas.
NE - No evaluable
La pregunta no se ha contestado: está en blanco, contesta a otra cosa sin relación con lo que se ha preguntado, o la coherencia lógica es irrelevante para la pregunta.
0 – Muy deficiente
La respuesta carece de coherencia lógica; presenta ideas inconexas o contradicciones evidentes, saltos argumentales injustificados o razonamientos incorrectos que impiden seguir el hilo de la argumentación. No hay relación lógica entre las ideas presentadas.
1 – Deficiente
La respuesta tiene cierta coherencia lógica en líneas generales, pero contiene algunas inconsistencias o argumentaciones que afectan de forma crítica a la validez de la respuesta.
2 - Aprobado
La respuesta está bien razonada en líneas generales. Hay algunos razonamientos erróneos o incompletos, pero no afectan de forma crítica a la validez de la respuesta.
3 - Notable
La respuesta está bien razonada; hay algún razonamiento impreciso o poco claro que apenas afecta a la validez de la respuesta.
4 - Sobresaliente
La respuesta refleja un dominio elevado de la argumentación, superior a lo requerido. El razonamiento es correcto, detallado y claro.
Qué mide: El grado en que la respuesta se ajusta a lo requerido en la pregunta, sin divagar ni omitir partes esenciales, cumpliendo las instrucciones de la pregunta. Es independiente de la calidad del razonamiento.
NE - No evaluable
La pregunta no se ha contestado: está en blanco o contesta a otra cosa sin relación con lo que se ha preguntado.
0 – Muy deficiente
El estudiante no responde a lo planteado y requerido en la pregunta; malinterpreta la pregunta o la desvía hacia otros temas.
1 – Deficiente
La respuesta no aborda los aspectos fundamentales por los que se pregunta, se desvía sustancialmente de lo requerido, o ignora los requisitos de formato.
2 - Aprobado
El estudiante responde a lo solicitado y sigue aceptablemente las instrucciones, con omisiones o desviaciones que no son críticas y sin méritos destacables.
3 - Notable
La respuesta se adapta a la tarea planteada; responde de forma completa a lo requerido en la pregunta, con alguna desviación (omisión o añadido innecesario) que apenas afecta a la calidad de la respuesta.
4 - Sobresaliente
La respuesta se alinea de forma sobresaliente a lo solicitado, sin ninguna omisión ni añadido innecesario.
Qué mide: Esta dimensión diferencia entre respuestas en profundidad, que aportan información específica, detallada y útil respecto a la pregunta, y respuestas superficiales con información genérica que responde a la pregunta de forma vaga y, en última instancia, poco o nada útil.
NE - No evaluable
La pregunta no se ha contestado: está en blanco, contesta a otra cosa sin relación con lo que se ha preguntado, o la profundidad / informatividad no son relevantes para esta pregunta.
0 – Muy deficiente
La respuesta es tan superficial o genérica que no contiene ninguna información útil. Ejemplo: a la pregunta "¿Qué problemas se encontró Marie Curie en el desarrollo de su investigación sobre la radioactividad?", la contestación "La investigación científica es muy dura y requiere mucho sacrificio y esfuerzo" es tan genérica que, aunque responde a la pregunta, no aporta información específica sobre Marie Curie.
1 – Deficiente
La respuesta intenta entrar en profundidad a algunos aspectos de la pregunta pero sin conseguirlo, siendo demasiado genérica para que pueda darse por válida. En el ejemplo anterior: "Marie Curie tuvo dificultades para desarrollar su trabajo porque la investigación científica es muy dura y es un ámbito en el que las mujeres son particularmente discriminadas, sobre todo en la época en la que ella vivió".
2 - Aprobado
La respuesta muestra una profundidad aceptable. Hay aspectos en los que se queda en lo superficial, pero no comprometen de forma crítica la validez de la respuesta. En el ejemplo anterior: "Marie Curie desarrolló su investigación en condiciones precarias, sin recursos económicos suficientes, sobre un fenómeno nuevo y poco comprendido, y encontró muchas barreras por el hecho de ser mujer. Además, sufrió en su salud las consecuencias severas de trabajar con materiales radioactivos, sobre los que se desconocía su peligrosidad".
3 - Notable
La respuesta presenta una profundidad analítica destacable en casi todos los aspectos. Hay muy pocos aspectos en los que se quede en lo superficial, y apenas comprometen la calidad de la respuesta. En el ejemplo anterior: "Marie Curie se enfrentó a la falta de recursos, trabajando durante años en un laboratorio mal equipado y sin asistentes; al desconocimiento sobre los riesgos de la radiación, lo que afectó gravemente a su salud a largo plazo; a la falta de conocimiento sobre la radiación, por lo que tuvo que desarrollar nuevas técnicas de medición y aislamiento químico desde cero; a la discriminación por ser mujer, que le ocasionó falta de reconocimiento y dudas sobre su capacidad; y al fallecimiento de su esposo y colaborador Pierre Curie, que la obligó a seguir sola sus investigaciones".
4 - Sobresaliente
La profundidad analítica es muy elevada, por encima de lo esperado. En el ejemplo anterior: "Marie Curie se enfrentó a la falta de recursos, trabajando durante años en un laboratorio mal equipado y sin asistentes, en el que tenía que procesar manualmente enormes cantidades de pechblenda con un gran esfuerzo físico; al desconocimiento sobre los riesgos de la radiación, lo que la llevó a desarrollar una anemia aplásica que acabó con su vida; a la falta de conocimiento sobre la radiación, por lo que tuvo que desarrollar nuevas técnicas de medición y aislamiento químico desde cero, como la cristalización fraccionada o la medición de radiactividad mediante métodos electrométricos; a la discriminación por ser mujer, que la llevó a ser excluida de la Academia de Ciencias de Francia y a no conseguir un puesto de profesora hasta que enviudó; y al fallecimiento de su esposo y colaborador Pierre Curie, que la obligó a seguir sola sus investigaciones durante casi treinta años".
Qué mide: si el estudiante aporta su visión personal y su criterio, más allá de la simple repetición de ideas aprendidas, o si ofrece una respuesta inesperada, fuera de lo común, sin ser incorrecta.
NE - No evaluable
La pregunta no se ha contestado: está en blanco, contesta a otra cosa sin relación con lo que se ha preguntado, o la originalidad y perspectiva crítica son irrelevantes para esta pregunta.
0 – Muy deficiente
La respuesta carece por completo de originalidad y perspectiva crítica; se limita a reproducir información convencionalmente aceptada.
1 – Deficiente
La respuesta apenas tiene originalidad y perspectiva crítica, y consiste mayoritariamente en lugares comunes. Si aporta alguna reflexión o matiz crítico, es poco profundo y predecible.
2 - Aprobado
La respuesta muestra cierto grado de originalidad y perspectiva crítica; incorpora algunas reflexiones propias o cuestiona algunos lugares comunes, aún cayendo en algunos lugares comunes.
3 - Notable
La respuesta es original y presenta una perspectiva crítica y personal. Ofrece mayoritariamente enfoques propios bien fundamentados, y cuestiona de manera reflexiva ideas establecidas.
4 - Sobresaliente
La respuesta sorprende por proporcionar una visión personal y una perspectiva crítica superior a lo esperado, aportando reflexiones y argumentaciones únicas y valiosas.