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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Espectroscopía Electrónica


La espectroscopía electrónica es una herramienta esencial en química física usada para estudiar transiciones electrónicas en moléculas. Se enfoca en la absorción y emisión de luz por electrones en átomos y moléculas, proporcionando información sobre la estructura electrónica y la dinámica de estos sistemas. El campo incluye una variedad de métodos, incluyendo espectroscopía UV-vis, espectroscopía de fluorescencia y espectroscopía fotoelectrónica.

Principios básicos

La espectroscopía electrónica se basa en la cuantización de los niveles de energía en moléculas. Cuando una molécula absorbe energía, los electrones se promueven de un estado de menor energía a un estado de mayor energía. La diferencia de energía entre estos estados corresponde a la energía de la luz absorbida. Esto puede representarse matemáticamente como:

E = hν = E_2 - E_1

En esta fórmula, E es la energía de la luz absorbida, h es la constante de Planck, ν es la frecuencia de la luz, E_2 es la energía del estado excitado, y E_1 es la energía del estado fundamental.

E_1 E_2 hν = E_2 - E_1

Las transiciones electrónicas implican cambios en la distribución de electrones en una molécula, lo que a menudo afecta su comportamiento químico. Esto es importante en campos como la fotoquímica y la ciencia de materiales, donde comprender estas transiciones puede ayudar a diseñar mejores reacciones químicas o desarrollar nuevos materiales.

Tipos de métodos de espectroscopía electrónica

Espectroscopía UV-visible

La espectroscopía UV-visible (UV-Vis) mide la absorción de luz ultravioleta o visible por las moléculas. Este método es particularmente útil para estudiar sistemas conjugados, donde los electrones pueden fácilmente transitar entre diferentes estados de energía deslocalizados. La longitud de onda en la que ocurre la máxima absorción proporciona información sobre la diferencia de energía entre los estados fundamental y excitado. Por ejemplo:

λ_max ≈ 200 - 800 nm

La espectroscopía UV-Vis se utiliza ampliamente en el análisis de pigmentos, moléculas biológicas y enlaces químicos. Un ejemplo típico es determinar la concentración de una sustancia en una solución utilizando la ley de Beer-Lambert:

A = εcl

Aquí, A es la absorbancia, ε es la absorptividad molar, c es la concentración, y l es la longitud del camino de la celda de muestra.

Espectroscopía de fluorescencia

La espectroscopía de fluorescencia involucra la excitación de electrones a niveles de mayor energía y luego la medición de la luz emitida mientras regresan al estado fundamental. Esta técnica es altamente sensible, proporcionando valiosa información sobre entornos y procesos moleculares. La longitud de onda de la luz emitida es usualmente más larga que la de la luz absorbida debido a las pérdidas de energía:

λ_em > λ_ex

Las aplicaciones de espectroscopía de fluorescencia incluyen el estudio de la dinámica de proteínas, ácidos nucleicos y otras biomoléculas. Al etiquetar componentes específicos con sondas fluorescentes, los científicos pueden rastrear interacciones y conformaciones en sistemas biológicos complejos.

Espectroscopía fotoelectrónica

La espectroscopía fotoelectrónica (PES) investiga la energía cinética de los electrones eyectados de un material cuando es irradiado con fotones de alta energía. Esto proporciona información detallada sobre la estructura electrónica, particularmente la energía de enlace de electrones en átomos y moléculas. La ecuación central es:

E_kin = hν - E_B

Aquí, E_kin es la energía cinética del electrón eyectado, hν es la energía del fotón, y E_B es la energía de enlace del electrón.

Aplicaciones de la espectroscopía electrónica

Las aplicaciones de la espectroscopía electrónica abarcan diversas disciplinas científicas. En ciencia de materiales, ayuda a caracterizar nuevos materiales y explorar sus propiedades electrónicas. En química, es útil en el monitoreo de reacciones, estudios mecanísticos y el diseño de compuestos fotoreactivos. En biología, estas técnicas son importantes en el estudio de la estructura y dinámica de biomoléculas.

Perspectivas sobre estructura y dinámica molecular

La información obtenida de la espectroscopía electrónica puede usarse para inferir estructuras moleculares, como longitudes de enlace, ángulos y distribuciones electrónicas. Las energías de transición también pueden arrojar luz sobre la dinámica molecular, trayectorias de reacción y procesos de transferencia de energía.

Conclusión

La espectroscopía electrónica es un pilar de la química física, añadiendo a nuestro entendimiento de las interacciones luz-materia en átomos y moléculas. Su amplia gama de técnicas y aplicaciones está en constante evolución, prometiendo una comprensión más profunda de los sistemas químicos y biológicos a nivel electrónico.


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Espectroscopía Electrónica

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