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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Reacciones en cadena y polimerización


La cinética química se centra en comprender las tasas de las reacciones químicas y los pasos en los que ocurren. Este conocimiento nos ayuda a entender cómo las moléculas interactúan, se transforman y forman productos. Dos procesos importantes que a menudo se discuten en la cinética química son las reacciones en cadena y la polimerización. Ambos involucran secuencias complejas de reacciones, aunque ocurren en diferentes contextos y aplicaciones.

Reacciones en cadena: Una visión detallada

Las reacciones en cadena son secuencias de reacciones donde un intermedio reactivo, a menudo un radical, facilita la transformación de reactivos en productos a través de una serie de pasos de propagación. Estas reacciones pueden proceder muy rápidamente y a veces producen resultados explosivos.

Etapa inicial

El primer paso en una reacción en cadena es el paso de iniciación. Durante este paso, se producen intermediarios reactivos, generalmente a través de descomposición térmica, fotólisis o reacciones con otros químicos.

Ejemplo:

Considere la reacción del cloro y el hidrógeno:

Cl 2 → 2 Cl•

Aquí, el gas cloro absorbe energía (por ejemplo, luz UV) para formar dos radicales de cloro (Cl•).

Fase de proliferación

En los pasos de propagación, las sustancias intermedias reaccionan con moléculas estables para formar nuevas sustancias intermedias y productos. La propagación generalmente implica la conversión de los reactivos iniciales en productos finales.

Ejemplo:

Continuando con la reacción del cloro y el hidrógeno, la propagación de la cadena involucra dos pasos principales:

1. Cl• + H 2 → HCl + H• 2. H• + Cl 2 → HCl + Cl•

Estos pasos reciclan los intermediarios reactivos H• y Cl•, permitiendo que la reacción continúe.

Fase de terminación

Las reacciones en cadena no continúan indefinidamente. La terminación ocurre cuando los intermediarios reactivos se combinan para formar moléculas estables, dejando los intermediarios en escasez.

Ejemplo:

La terminación puede ser la siguiente:

Cl• + Cl• → Cl 2 H• + H• → H 2

Estas reacciones eliminan los radicales del sistema, inhibiendo así reacciones posteriores.

Representación visual

+------------------+
| Inicio           |
+------------------+
⬇
1. Cl 2 → 2 Cl•
+------------------+
| Propagación      |
+------------------+
⬇
2. Cl• + H 2 → HCl + H•
3. H• + Cl 2 → HCl + Cl•
+------------------+
| Terminación      |
+------------------+
⬇
4. Cl• + Cl• → Cl 2
5. H• + H• → H 2

Reacciones de polimerización

La polimerización implica enlazar unidades de monómeros en cadenas largas y repetitivas conocidas como polímeros. Estas reacciones son importantes en la fabricación de muchos tipos de materiales, desde plásticos hasta fibras sintéticas.

Polimerización por adición

La polimerización por adición o crecimiento en cadena típicamente involucra monómeros insaturados (como alquenos) que forman polímeros a través de pasos de iniciación, propagación y terminación.

Iniciación de la polimerización

Un iniciador radical inicia la polimerización al reaccionar con una unidad de monómero, formando un radical que puede propagar la reacción.

Ejemplo:

Considere la polimerización del polietileno a partir de etileno:

Iniciador → Iniciador•
Iniciador• + CH 2 =CH 2 → Iniciador-CH 2 -CH 2 •

El radical iniciador ataca el doble enlace del etileno, produciendo un nuevo radical.

Difusión en la polimerización

Durante la propagación, el extremo de la cadena activa añade más monómeros, haciendo que la cadena polimérica crezca.

Ejemplo:

Esta serie progresa de la siguiente manera:

Iniciador-CH 2 -CH 2 • + CH 2 =CH 2 → Iniciador-(CH 2 -CH 2 ) 2 •

Este proceso continúa, consumiendo más moléculas de etileno y extendiendo la cadena polimérica.

Terminación de la polimerización

La terminación en la polimerización por adición puede ocurrir como resultado de eventos de adición o desproporcionación.

Ejemplo:

Dos escenarios posibles de terminación:

1. Combinación: Iniciador-(CH 2 -CH 2 ) n • + Iniciador-(CH 2 -CH 2 ) m • → Iniciador-(CH 2 -CH 2 ) n+m -Iniciador
2. Desproporcionación: Iniciador-(CH 2 -CH 2 ) n • + Iniciador-(CH 2 -CH 2 ) m • → Polímero terminado

Esto detiene el proceso de polimerización.

Polimerización por etapas

En contraste con la polimerización por adición, la polimerización por etapas involucra la reacción aleatoria de monómeros bifuncionales o multifuncionales.

Ejemplo:

Producción de nylon a través de la policondensación de hexametilendiamina y ácido adípico:

NH 2 -(CH 2 ) 6 -NH 2 + HOOC-(CH 2 ) 4 -COOH → [-NH-(CH 2 ) 6 -NH-CO-(CH 2 ) 4 -COO-] n + (2n - 1) H 2 O

Esta polimerización ocurre a través de la formación y expansión de diferentes tamaños moleculares hasta que se convierten en un polímero.

Representación visual

+----------------------+
| Fase de Iniciación    |
+----------------------+
⬇
Iniciador → Iniciador•
Iniciador• + Monómero → Iniciador-Monómero•
+----------------------+
| Fase de Propagación   |
+----------------------+
⬇
Iniciador-Monómero• + Monómero → Iniciador-(Monómero) n •
+----------------------+
| Fase de Terminación   |
+----------------------+
⬇
Combinación o Desproporcionación

Importancia de las reacciones en cadena y la polimerización

Entender las reacciones en cadena y la polimerización es importante en una variedad de aplicaciones industriales. Las reacciones en cadena son fundamentales en los procesos de combustión, donde el control es crucial para garantizar la seguridad y la eficiencia. En el campo de los polímeros, dominar las técnicas de polimerización permite optimizar las propiedades de los plásticos y resinas para usos específicos, desde materiales cotidianos hasta aplicaciones tecnológicas avanzadas.

Ejemplos textuales

Considere la industria automotriz, que depende en gran medida de la polimerización. Los neumáticos, partes plásticas y recubrimientos son productos de reacciones de polimerización bien diseñadas. Las reacciones en cadena también son importantes en los motores de combustión interna, donde reacciones explosivas controladas de hidrocarburos impulsan los vehículos.

Conclusión

Un equilibrio cuidadoso de los pasos de iniciación, propagación y terminación garantiza la liberación eficiente y controlada de energía o la formación de materiales tanto en reacciones en cadena como en polimerización. Los avances en esta área facilitan innovaciones en la ciencia de polímeros y química sostenible.


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