Posgrado
  1. Química Física  1.1. Termodinámica  1.1.1. Leyes de la Termodinámica  1.1.2. Entalpía y capacidad calorífica  1.1.3. Entropía y energía libre  1.1.4. Equilibrio de Fase  1.1.5. Termodinámica estadística  1.1.6. Ciclo termodinámico  1.1.7. Fugacidad y actividad  1.2. Química Cuántica  1.2.1. Principios de la mecánica cuántica  1.2.2. Ecuación de Schrödinger  1.2.3. Partícula en una caja  1.2.4. Operadores y valores propios  1.2.5. Orbitales atómicos  1.2.6. Teoría de orbitales moleculares  1.2.7. Teoría de perturbaciones  1.2.8. Teoría del enlace de valencia  1.2.9. Hibridación y enlace químico  1.3. Cinética química  1.3.1. Leyes de velocidad y mecanismos de reacción  1.3.2. Teoría de colisiones  1.3.3. Teoría del estado de transición  1.3.4. Cinética Enzimática  1.3.5. Reacciones en cadena y polimerización  1.3.6. Reacciones fotoquímicas  1.4. Mecánica estadística  1.4.1. Función de partición  1.4.2. Funciones de distribución molecular  1.4.3. Distribución de Boltzmann  1.4.4. Estadísticas de Bose–Einstein y Fermi–Dirac  1.5. Espectroscopía  1.5.1. Espectroscopía Rotacional  1.5.2. Espectroscopia Vibracional  1.5.3. Espectroscopía Electrónica  1.5.4. Espectroscopia de resonancia magnética nuclear  1.5.5. Espectrometría de Masas  1.5.6. Espectroscopía Raman  1.5.7. Espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica  1.6. Química de superficies y coloides  1.6.1. Isoterma de absorción  1.6.2. Tensión superficial y mojado  1.6.3. Estabilidad Coloidal  1.6.4. Catalisis  1.6.5. Emulsiones y micelas  1.7. Electroquímica  1.7.1. Ecuación de Nernst  1.7.2. Células electroquímicas  1.7.3. Conductividad y movilidad  1.7.4. Guerra  1.7.5. Celdas de combustible  1.7.6. Electrólisis
  2. Química orgánica  2.1. Mecanismo de reacción  2.1.1. Reacciones de sustitución nucleofílica  2.1.2. Reacciones de adición electrofílica  2.1.3. Reacciones de eliminación  2.1.4. Reacciones de reordenamiento  2.1.5. Reacciones radicales  2.1.6. Reacciones pericíclicas  2.2. Espectroscopia y determinación estructural  2.2.1. Espectroscopía UV-Vis  2.2.2. Espectroscopia IR  2.2.3. Espectroscopía de RMN  2.2.4. Espectrometría de Masa  2.2.5. Cristalografía de rayos X  2.3. Estereoscópico  2.3.1. Quiralidad y actividad óptica  2.3.2. Análisis estructural  2.3.3. Isomería geométrica  2.3.4. Estereoquímica Dinámica  2.4. Química Organometálica  2.4.1. Reactivos de organolitio y organomagnesio  2.4.2. Reacciones de acoplamiento cruzado catalizadas por paladio  2.4.3. Complejos de metales de transición  2.4.4. Enlace metal-carbono  2.5. Química de polímeros  2.5.1. Mecanismo de polimerización  2.5.2. Características de los Polímeros  2.5.3. Polímero Biodegradable  2.5.4. Polímero conductor  2.5.5. Polímeros supramoleculares  2.6. Química medicinal  2.6.1. Diseño y desarrollo de fármacos  2.6.2. Farmacocinética y farmacodinámica  2.6.3. Relaciones estructura-actividad  2.6.4. Acoplamiento molecular y selección de fármacos
  3. Química inorgánica  3.1. Química de coordinación  3.1.1. Teoría del campo cristalino  3.1.2. Teoría del campo de ligandos  3.1.3. Serie espectroquímica  3.1.4. Quelación y estabilidad  3.2. Química Organometálica  3.2.1. Carbonilos Metálicos  3.2.2. Catalysis por complejos organometálicos  3.2.3. Metalocenos  3.3. Química bioinorgánica  3.3.1. Metaloproteínas y enzimas  3.3.2. El rol de los metales en los sistemas biológicos  3.3.3. Transporte y almacenamiento de iones metálicos  3.4. Química del estado sólido  3.4.1. Estructuras Cristalinas  3.4.2. Teoría de bandas de los sólidos  3.4.3. Superconductors  3.4.4. Defectos en el cristal  3.5. Lantánidos y Actínidos  3.5.1. Configuración electrónica en lantánidos y actínidos  3.5.2. Química de coordinación de los lantánidos  3.5.3. Propiedades Magnéticas de los Lantánidos
  4. Química analítica  4.1. Cromatografía  4.1.1. Cromatografía de Gases  4.1.2. Cromatografía Líquida de Alta Resolución  4.1.3. Cromatografía en Capa Fina  4.2. Técnicas Espectroscópicas  4.2.1. Espectroscopía de absorción atómica  4.2.2. Difracción de rayos X  4.2.3. Espectroscopía de plasma acoplado inductivamente  4.3. Métodos electroanalíticos  4.3.1. Potenciometría  4.3.2. Voltametría  4.3.3. Colometría  4.4. Espectrometría de masas  4.4.1. Técnica de Ionización  4.4.2. Patrón de Fragmentación  4.5. Chemometría  4.5.1. Análisis multidisciplinario  4.5.2. Aprendizaje Automático en Química
  5. Química Teórica y Computacional  5.1. Simulación de dinámica molecular  5.1.1. Force fields and energy minimization  5.1.2. Simulación de Monte Carlo en simulaciones de dinámica molecular  5.2. Métodos químicos cuánticos  5.2.1. Teoría de Hartree–Fock  5.2.2. Teoría del funcional de la densidad  5.2.3. Métodos semiempíricos  5.3. Diseño computacional de fármacos  5.3.1. Alineamiento Molecular  5.3.2. Modelado QSAR  5.3.3. Tamizaje Virtual
  6. Bioquímica  6.1. Enzyme Kinetics  6.1.1. Cinética de Michaelis-Menten  6.1.2. Mecanismo de inhibición  6.2. Metabolismo y Bioenergética  6.2.1. Glicólisis  6.2.2. Ciclo del ácido cítrico  6.2.3. Cadena de transporte de electrones  6.3. Biología Molecular  6.3.1. Replicación y reparación del ADN  6.3.2. La síntesis de proteínas  6.3.3. Regulación Génica  6.4. Bioquímica Estructural  6.4.1. Plegado de proteínas  6.4.2. Biofísica de Membranas
  7. Química Ambiental  7.1. Química Atmosférica  7.1.1. Gases de efecto invernadero  7.1.2. Agotamiento del ozono  7.1.3. Contaminantes del aire y humo  7.2. Química del Agua  7.2.1. pH y dureza del agua  7.2.2. Tratamiento de aguas residuales  7.2.3. Química Acuática  7.3. Química del Suelo  7.3.1. Contaminación por metales pesados  7.3.2. pH del Suelo y Amortiguación  7.3.3. Ciclo de nutrientes  7.4. Toxicología y Seguridad Química  7.4.1. Toxicocinética  7.4.2. Evaluación de Riesgos en Toxicología y Seguridad Química en Química Ambiental  7.4.3. Efectos de los contaminantes en el medio ambiente

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Leyes de la Termodinámica


La termodinámica es un campo esencial de la química física que estudia la transferencia de energía y el cambio en el estado de la materia. En el núcleo de la termodinámica están sus principios principales, conocidos como las leyes de la termodinámica. Estas leyes describen cómo la energía se mueve y cambia dentro de un sistema. Echemos un vistazo más profundo a cada ley y exploremos sus implicaciones con algunos ejemplos prácticos.

Ley cero de la termodinámica

La ley cero de la termodinámica introduce el concepto de temperatura. Establece que si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercer sistema, entonces también están en equilibrio térmico entre sí. Esta ley forma la base de nuestra comprensión de la temperatura.

Considere dos tazas de agua, taza A y taza B. La taza A tiene la misma temperatura que el termómetro (sistema C) y la taza B también. Según la ley cero, la taza A y la taza B deben tener la misma temperatura.

Taza A Taza B Termómetro

Primera ley de la termodinámica

La primera ley de la termodinámica también se conoce como la ley de conservación de la energía. Establece que la energía no puede ser creada ni destruida, solo convertida de una forma a otra. La energía interna de un sistema cambia cuando se añade calor al sistema o se retira de él y se realiza trabajo sobre o por el sistema.

La formulación matemática de la primera ley es la siguiente:

ΔU = Q - W

Donde:

  • ΔU es el cambio en la energía interna del sistema.
  • Q es el calor añadido al sistema.
  • W es el trabajo realizado por el sistema.

Considere un gas contenido en un pistón. Cuando el pistón se comprime, se realiza trabajo sobre el gas y puede escaparse calor. Por el contrario, si el gas se expande, realiza trabajo sobre el entorno y se absorbe energía, resultando en una disminución de la temperatura si no se añade calor.

Expansión de gas

Segunda ley de la termodinámica

La segunda ley de la termodinámica da dirección a los procesos. Establece que la entropía de un sistema aislado siempre aumenta con el tiempo. La entropía es una medida del desorden molecular o aleatoriedad, lo cual implica que los procesos naturales tienden a avanzar hacia un estado de mayor desorden o entropía máxima.

Dicho simplemente, el calor fluye naturalmente de lo caliente a lo frío, y las transformaciones de energía son inherentemente irreversibles.

Por ejemplo, cuando bebes una taza de café caliente en una habitación fría, el café eventualmente se enfría, perdiendo calor en el aire circundante. El proceso opuesto, en el que el café frío se calienta por sí solo y se vuelve más caliente que su entorno, no ocurre naturalmente.

Caliente Frío

Tercera ley de la termodinámica

La tercera ley de la termodinámica establece que a medida que la temperatura de un sistema se acerca al cero absoluto, la entropía del sistema se aproxima a un valor mínimo. Para un cristal perfecto, este valor mínimo es típicamente cero a temperatura de cero absoluto (0 Kelvin).

Aunque esta ley es teórica, implica que en la práctica es imposible alcanzar el cero absoluto, porque esto requeriría eliminar toda la energía del sistema, lo cual no es posible.

Suponga que un cristal ideal se enfría hasta cerca del cero absoluto. A medida que se enfría, su entropía disminuye, alcanzando idealmente cero. Sin embargo, es prácticamente imposible alcanzar el cero absoluto.

Como ejemplo de la vida real, el objetivo de la tecnología criogénica moderna es alcanzar temperaturas a pocos grados por encima del cero absoluto, lo cual ralentiza considerablemente el movimiento atómico, pero la energía nunca alcanza el cero absoluto.

Juntas, estas leyes forman un marco comprensivo para entender los sistemas termodinámicos. Explican los fenómenos naturales y guían a ingenieros y científicos en el diseño de sistemas que aprovechan eficientemente la energía y en la comprensión de principios cósmicos más amplios. Las leyes de la termodinámica no se limitan a reacciones químicas o transformaciones físicas, sino que describen fundamentalmente cómo interactúa la energía en casi todos los contextos imaginables. Desde entender las potencias de las estrellas hasta diseñar los dispositivos nanoescala más pequeños, la termodinámica juega un papel vital.


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