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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Cinética química


La cinética química es una rama de la química física que estudia las tasas de las reacciones químicas y los pasos en los que ocurren. Es un campo de estudio importante porque comprender la velocidad y los mecanismos de las reacciones químicas ayuda a los químicos a controlarlas, optimizar procesos industriales y comprender fenómenos naturales.

Los fundamentos de las tasas de reacción

En cinética química, la tasa de reacción es una medida de cuán rápidamente disminuye la concentración de los reactivos o cuán rápidamente aumenta la concentración de los productos. La tasa de una reacción química se puede expresar como:

Rate = -d[A]/dt = d[B]/dt

Aquí, [A] y [B] son las concentraciones del reactivo A y el producto B, respectivamente. El signo negativo indica que la concentración de A está disminuyendo a medida que avanza la reacción.

Factores que afectan la tasa de reacción

Concentración

Cambiar la concentración de los reactivos puede afectar la tasa de la reacción. En general, aumentar la concentración de los reactivos aumenta la tasa de la reacción porque más partículas pueden colisionar.

Temperatura

Aumentar la temperatura generalmente aumenta la tasa de la reacción. Esto ocurre porque las temperaturas más altas aumentan la energía cinética de las moléculas, lo que conduce a colisiones más efectivas. La ecuación de Arrhenius puede describir este efecto:

k = Ae^(-Ea/RT)

donde k es la constante de velocidad, A es el factor pre-exponencial, Ea es la energía de activación, R es la constante de gas, y T es la temperatura en Kelvin.

Superficie

La superficie mayor de un reactivo sólido aumenta la tasa de la reacción porque más partículas están expuestas para reaccionar.

Catalizador

Los catalizadores aumentan la tasa de una reacción sin consumirse en el proceso. Funcionan reduciendo la energía de activación necesaria para que la reacción proceda.

Mecanismo de reacción

Los mecanismos de reacción describen la secuencia paso a paso de reacciones elementales por las cuales ocurre una transformación química global. Los mecanismos son esenciales para comprender cómo ocurren las reacciones a nivel molecular.

Ejemplo de un mecanismo de reacción

Considere la reacción entre NO2 y CO para formar NO y CO.

NO2 + CO → NO + CO2

Esto puede suceder a través de los siguientes pasos elementales:

Paso 1: NO2 + NO2 → NO + NO3
Paso 2: NO3 + CO → NO2 + CO2

Estos pasos elementales deben incluirse en la ecuación balanceada general. La tasa de la reacción a menudo está determinada por el paso más lento, conocido como el paso determinante de la tasa.

Orden de reacción

El orden de una reacción se refiere a la potencia a la que se eleva el término de concentración en la ecuación de tasa. Los órdenes de reacción se determinan experimentalmente y pueden describirse como sigue:

Rate = k[A]^m[B]^n

donde m y n representan el orden relativo de los reactivos A y B, respectivamente.

Reacciones de orden cero

Para reacciones de orden cero, la tasa es independiente de la concentración del reactivo.

Rate = k

Un ejemplo de esto es la descomposición del amoníaco sobre una superficie de platino a alta presión.

Reacciones de primer orden

La tasa de una reacción de primer orden es proporcional a la concentración del reactivo.

Rate = k[A]

Ejemplo: desintegración radiactiva.

Reacciones de segundo orden

Para reacciones de segundo orden, la velocidad es proporcional al cuadrado de la concentración de un solo reactivo o proporcional al producto de las concentraciones de dos reactivos diferentes.

Rate = k[A]^2 or Rate = k[A][B]

Papel de la teoría de colisiones

La teoría de colisiones ayuda a explicar cómo ocurren las reacciones químicas y por qué ocurren a diferentes tasas. Según esta teoría:

  • Para que ocurra una reacción, las moléculas deben colisionar entre sí.
  • No todas las colisiones resultan en una reacción; solo aquellas con suficiente energía y la orientación correcta producirán una reacción.

Visualización: Teoría de colisiones

Molécula A Molécula B Colisión exitosa

Conclusión

Comprender la cinética química es importante tanto para la química teórica como para los procesos industriales. Al manipular cuidadosamente variables como concentraciones, temperatura y catalizadores, los químicos pueden controlar las tasas de reacción y diseñar procesos químicos más eficientes. Los marcos teóricos como la teoría de colisiones y la teoría del estado de transición proporcionan una visión profunda de la dinámica molecular de las reacciones.

En conclusión, la cinética química es un campo de estudio fundamental que combina teoría y aplicaciones prácticas. Abre la puerta a nuevas tecnologías y procesos que pueden impulsar avances en la fabricación química, farmacéuticos y ciencias ambientales.


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