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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Espectroscopia IR


La espectroscopia infrarroja (IR) es una técnica poderosa utilizada para identificar y estudiar productos químicos analizando la interacción de la luz infrarroja con moléculas. En química orgánica, es particularmente útil para determinar la estructura de compuestos orgánicos identificando grupos funcionales.

Principios de la espectroscopia IR

Cuando las moléculas absorben luz infrarroja, experimentan cambios en sus estados vibracionales. Estas vibraciones están asociadas con los enlaces dentro de la molécula. Cada enlace en la molécula puede vibrar de varias maneras; estas incluyen estiramiento (donde el enlace se alarga y acorta) y flexión (donde cambia el ángulo entre los enlaces).

Las frecuencias específicas a las cuales la molécula absorbe luz IR corresponden a las energías necesarias para cambiar los estados vibracionales de la molécula. Cada tipo diferente de enlace, o un enlace particular en una molécula, tendrá un espectro de absorción específico. Al analizar este espectro, los químicos pueden inferir qué grupos funcionales están presentes en la molécula.

Componentes de un espectrómetro IR

Un espectrómetro IR tiene tres componentes principales:

  • Fuente de radiación: Emite un amplio espectro de luz infrarroja.
  • Monocromador: Separa las diferentes frecuencias de la luz IR para que puedan medirse individualmente.
  • Detección: Mide la intensidad de la luz IR transmitida o reflejada, y proporciona datos que se pueden utilizar para generar un espectro IR.

Espectro IR

El espectro IR es un gráfico de la luz IR transmitida (en el eje y) frente a la frecuencia o longitud de onda (en el eje x). Muestra picos correspondientes a energías específicas absorbidas por las vibraciones moleculares de la muestra. La frecuencia de la luz se expresa generalmente en números de onda, que se expresan en centímetros recíprocos (cm-1).

Número de onda (cm-1) Comunicación %

Las regiones principales más informativas en el espectro IR son las siguientes:

  • Región de huellas digitales (600-1500 cm-1): Esta región contiene picos complejos únicos para cada molécula, al igual que una huella digital.
  • Región de grupos funcionales (1500-4000 cm-1): Esta es la región donde aparecen estiramientos debidos a grupos funcionales (e.g., -OH, -NH, C=O).

Interpretación del espectro IR

Para interpretar el espectro IR, identifique los picos importantes asociados con las vibraciones de enlace y correlaciónalos con posibles grupos funcionales dentro de la molécula. Así es como identificar algunos grupos funcionales comunes:

Grupo hidroxilo (-OH)

El pico del grupo -OH se encuentra entre 3200-3600 cm-1. Este ancho surge debido al enlace de hidrógeno.

Estiramiento de OH

Ejemplo: Considere el etanol, que tiene un pico característico debido a la vibración de estiramiento –OH.

C2H5OH

Grupo carbonilo (C=O)

El grupo carbonilo tiene un pico fuerte y agudo que ocurre típicamente cerca de 1700 cm-1. Este es un indicador clave para la presencia de aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos, ésteres y otros compuestos que contienen carbonilo.

Estiramiento de C=O

Ejemplo: La acetona exhibirá una banda prominente de C=O.

CH3COACH3

Grupo amino (-NH2)

Los grupos amino muestran dos picos de estiramiento NH debido al estiramiento simétrico y asimétrico, apareciendo alrededor de 3300-3500 cm-1.

Estiramiento de NH2

Ejemplo: El amoníaco (NH3) mostraría estas bandas.

Análisis de espectros IR complejos

Analizar espectros complejos implica comparar datos espectrales conocidos de estructuras similares conocidas. Cuando están presentes múltiples grupos funcionales, los espectros pueden volverse complejos. Puede haber picos superpuestos, especialmente en la región de huellas digitales, lo que complica el análisis.

Para sustancias con estructura conocida, la comparación de intensidades, frecuencias exactas y formas (como picos agudos o anchos) son importantes para determinar propiedades moleculares.

Limitaciones de la espectroscopia IR

A pesar de sus ventajas, la espectroscopia IR tiene limitaciones:

  • Falta de detalle: La espectroscopia IR proporciona información sobre grupos funcionales, pero no elucida la estructura molecular completa.
  • Mezclas complejas: IR es menos efectiva para mezclas complejas porque los picos superpuestos pueden oscurecer los datos.
  • Enlaces no polares: Enlaces no polares como O=O no absorben radiación IR, causando que los espectros de moléculas diatómicas homonucleares desaparezcan.

Aplicaciones de la espectroscopia IR

La espectroscopia IR se utiliza ampliamente en:

  • Identificación: Confirmar la presencia de grupos funcionales en un compuesto orgánico.
  • Control de calidad: Asegurar la pureza y composición de los materiales fabricados.
  • Monitoreo de reacciones: Observar el progreso de reacciones químicas en tiempo real por los consumidores de los reactivos.

Debido a estas diversas aplicaciones, la espectroscopia IR es una herramienta fundamental para el análisis de química orgánica tanto en entornos académicos como industriales.

Conclusión

La espectroscopia IR proporciona una ventana al mundo vibracional de las moléculas, revelando pistas sobre la estructura y los grupos funcionales de los compuestos orgánicos. Aunque tiene limitaciones, su facilidad de uso y análisis rápido la hacen indispensable en muchos campos.

Entender los espectros IR da a los químicos el conocimiento que necesitan para resolver acertijos moleculares y avanzar en su investigación o desarrollo de productos, subrayando el rol esencial que esta técnica juega en la ciencia y la industria.


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