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


La espectroscopía es una herramienta fundamental utilizada en la química física para estudiar la interacción entre la materia y la radiación electromagnética. Esta técnica es valiosa para identificar la estructura y composición de las moléculas. Al analizar el espectro de una sustancia, se pueden inferir diversas propiedades como los niveles de energía, el movimiento molecular e incluso el entorno que rodea la sustancia dentro de la muestra.

Introducción a la espectroscopía

La espectroscopía involucra el estudio de cómo la luz interactúa con la materia. El término "luz" cubre una amplia gama de radiación electromagnética, desde los rayos gamma hasta las ondas de radio. Estas interacciones proporcionan una gran cantidad de información sobre la estructura atómica y molecular de las sustancias. Básicamente, cuando la materia absorbe o emite radiación electromagnética, lo hace a diferentes niveles de energía, los cuales pueden observarse como un espectro.

Espectro electromagnético

El espectro electromagnético incluye varios tipos de radiación, cada uno con sus propias longitudes de onda y frecuencias características. El espectro puede dividirse en varias regiones, que están ordenadas por longitud de onda:

  • Rayos gamma
  • Rayos X
  • Radiación ultravioleta (UV)
  • Luz visible
  • Radiación infrarroja (IR)
  • Microondas
  • Ondas de radio

La interacción de estas diferentes regiones del espectro electromagnético con la materia forma la base de varias técnicas espectroscópicas. Por ejemplo, la espectroscopía UV-visible se centra en las regiones UV y visible, mientras que la espectroscopía IR se centra en la región infrarroja.

Fundamentos de la espectroscopía

En el núcleo de la espectroscopía están las transiciones entre diferentes niveles de energía dentro de átomos o moléculas. Cuando un fotón de radiación electromagnética es absorbido por una molécula, puede ser promovido de un estado de energía inferior a uno superior. Este cambio puede describirse con la ecuación:

ΔE = E_alta - E_baja

Aquí, ΔE es la diferencia de energía entre los estados alto y bajo, correspondiente a la energía del fotón absorbido. Según la ecuación de Planck, la energía de un fotón está relacionada con su frecuencia (ν) y longitud de onda (λ) por esta relación:

E = hν = hc/λ

donde h es la constante de Planck, ν es la frecuencia de la radiación, c es la velocidad de la luz y λ es la longitud de onda. Esta relación forma la base para identificar el tipo de transición que ocurre durante las mediciones espectroscópicas.

Tipos de espectroscopía

Se han desarrollado una variedad de métodos espectroscópicos para investigar diferentes tipos de interacciones moleculares y atómicas. Cada técnica se centra en una interacción particular caracterizada por la energía de la radiación electromagnética que se utiliza:

Espectroscopía ultravioleta-visible (UV-Vis)

La espectroscopía UV-Vis mide la absorción de luz en las regiones UV y visible del espectro electromagnético. Esta técnica se utiliza a menudo para determinar la concentración de una sustancia en solución utilizando la ley de Beer-Lambert:

A = εlc

donde A es la absorbancia, ε es la absorbancia molar, l es la longitud del camino de la cubeta y c es la concentración de la solución.

luz incidente Muestra luz transmitida

Espectroscopía infrarroja (IR)

La espectroscopía IR se utiliza para investigar transiciones vibracionales y rotacionales en moléculas, proporcionando información sobre la estructura molecular. Los grupos funcionales dentro de una molécula absorben frecuencias específicas de radiación IR, resultando en un espectro que actúa como una huella molecular.

Molécula

La espectroscopía IR es altamente efectiva en caracterizar grupos funcionales como el carbonilo, el hidroxilo y el alqueno debido a sus picos de absorción característicos.

Espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN)

La espectroscopía RMN se basa en la absorción de radiación de radiofrecuencia por núcleos en un campo magnético. El espectro resultante proporciona información valiosa sobre el entorno del núcleo (generalmente hidrógeno o carbono), ayudando a dilucidar la estructura y dinámica molecular.

Campo Magnético ondas de radio

Espectrometría de masas (EM)

Aunque no es una forma de espectroscopía por definición estricta, la espectrometría de masas tiene principios similares. Esta técnica mide la relación masa-carga de los iones. Al ionizar compuestos químicos y analizar sus espectros de masas, se puede determinar el peso y la estructura molecular.

Aplicaciones de la espectroscopía

La espectroscopía tiene una amplia gama de aplicaciones en diversas áreas de investigación e industria:

Análisis químico

La espectroscopía proporciona un método poderoso para el análisis químico cualitativo y cuantitativo. Por ejemplo, la espectroscopía UV-Vis se utiliza para medir la concentración de sustancias en solución, mientras que la espectroscopía FTIR (transformada de Fourier infrarroja) identifica compuestos orgánicos e inorgánicos en base a sus grupos funcionales.

Bioquímica y medicina

La espectroscopía RMN juega un papel importante en la elucidación de la estructura de biomoléculas como proteínas y ácidos nucleicos. Además, la resonancia magnética (RM), derivada de los principios de RMN, es una herramienta importante en el diagnóstico médico.

Ciencias ambientales

La espectroscopía se utiliza en el monitoreo de contaminantes ambientales. Por ejemplo, los métodos de espectroscopía se utilizan para detectar la cantidad de metales y contaminantes orgánicos en muestras de agua, suelo y aire.

Conclusión

La espectroscopía es una técnica esencial en la química física y campos relacionados, proporcionando información detallada sobre las propiedades estructurales y dinámicas de la materia. Su capacidad para proporcionar información precisa y detallada la convierte en una herramienta invaluable para investigadores de una variedad de disciplinas.


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