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 de RMN


La espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN) es una de las técnicas analíticas más potentes y versátiles utilizadas para determinar la estructura de las moléculas en el campo de la química orgánica. Esta técnica aprovecha las propiedades magnéticas de ciertos núcleos atómicos. Proporciona información detallada sobre la estructura, dinámica, estado de reacción y entorno químico de las moléculas.

Fundamentos de la espectroscopía de RMN

La espectroscopía de RMN se basa en la interacción entre el espín nuclear y los campos magnéticos externos. Los núcleos atómicos con un número impar de protones o neutrones tienen un momento magnético intrínseco y espín, lo que los hace activos en RMN. ¹H (protones) y ¹³C (carbono) son los núcleos más comunes analizados usando RMN. Cuando estos núcleos se someten a un fuerte campo magnético externo, se alinean con o contra el campo, creando diferentes niveles de energía.

Niveles de energía y el efecto Zeeman

En ausencia de un campo magnético externo, los momentos magnéticos del núcleo están orientados aleatoriamente. Sin embargo, cuando se aplica un campo magnético, los momentos magnéticos se alinean con o en contra del campo. La diferencia de energía entre estos estados se llama división Zeeman. La frecuencia a la que se absorbe energía y el núcleo transiciona entre estos niveles de energía se llama frecuencia de Larmor.

con un campo magnético energía ΔE

La frecuencia de Larmor depende del tipo de núcleo y de la fuerza del campo magnético, que se calcula a partir de la siguiente ecuación:

    ω₀ = γB₀

donde ω₀ es la frecuencia de Larmor, γ es la relación giromagnética (una constante específica para cada tipo de núcleo) y B₀ es la intensidad del campo magnético.

Desplazamiento químico

El desplazamiento químico es un parámetro importante en la espectroscopía de RMN, proporcionando información sobre el entorno químico que rodea al núcleo. Se define como la diferencia entre la frecuencia de resonancia del núcleo en la muestra y la del compuesto de referencia. Los desplazamientos químicos se miden en partes por millón (ppm) y son muy afectados por el apantallamiento y los efectos de deslocalización de electrones.

1 0 Desplazamiento Químico (ppm)

El apantallamiento ocurre cuando los electrones circulantes generan un campo magnético local que se opone al campo magnético aplicado, disminuyendo así el campo magnético real experimentado por el núcleo. En contraste, la desprotección ocurre cuando los electrones incrementan el campo magnético local, aumentando así el campo magnético en el núcleo.

Acoplamiento espín-espín

El acoplamiento espín-espín, o acoplamiento J, es una interacción entre núcleos vecinos. Proporciona detalles adicionales sobre la estructura molecular a través del patrón de división de las señales de RMN. Cuando los núcleos están acoplados, dividen las señales de RMN entre sí en múltiples. El número de divisiones está relacionado con el número de núcleos vecinos acoplados.

Por ejemplo, un protón se dividirá en un doblete con un protón vecino. Un protón con dos protones vecinos aparecerá como un triplete y así sucesivamente. La constante de acoplamiento, J, se mide en hertzios (Hz) e indica la diferencia de energía entre los picos del multiplete.

    CH₃-CH₂-Br

En este ejemplo, los protones en el grupo etilo muestran un patrón de división típico:

  • Los protones CH₃ se dividen en tripletes (debido a dos protones CH₂)
  • Los protones CH₂ se dividen en cuartetos (debido a tres protones CH₃)

Interpretación de espectros de RMN

El espectro de RMN proporciona mucha información que puede usarse para dilucidar la estructura de un compuesto. Los aspectos clave incluyen:

  • Número de señales: Indica el número de tipos diferentes de entornos de hidrógeno o carbono en la molécula.
  • Desplazamiento químico: Proporciona pistas sobre el entorno electrónico y el tipo de grupos funcionales presentes alrededor del núcleo.
  • Integración: El área debajo de cada pico es proporcional al número de protones que contribuyen a esa señal.
  • Multiplicidad: Los patrones de división reflejan el número de protones vecinos y sus interacciones.

Análisis de ejemplo

Considere el espectro de RMN del etanol (CH₃CH₂OH):

    1. Triplete (CH₃) a 1 ppm
    2. Cuarteto a 3.8 ppm (CH₂)
    3. Singlete (OH) a 5 ppm
CH₃ CH₂ OH

Este espectro indica que el etanol tiene tres entornos diferentes para los átomos de hidrógeno:

  • El grupo CH₃ muestra triplete porque está adyacente al grupo CH₂.
  • Dado que el grupo CH₃ tiene tres protones, el grupo CH₂ aparece como un cuarteto.
  • El grupo OH se representa como un singlete porque normalmente no está emparejado con otros protones.

Tipos de espectroscopía de RMN

Existen varios tipos de espectroscopía de RMN que se centran en diferentes núcleos o se especializan en técnicas analíticas particulares:

  • ¹H RMN: Examina átomos de hidrógeno y es el tipo más común de RMN.
  • ¹³C RMN: Se centra en átomos de carbono, proporcionando información sobre el esqueleto de carbono de los compuestos orgánicos. Dado que la abundancia natural del ¹³C es de aproximadamente 1.1%, esto requiere un enfoque más sensible.
  • ²D RMN: Utiliza técnicas bidimensionales como COSY, NOESY y HSQC para proporcionar mapas detallados de interacción e información de conectividad en moléculas.

Aplicaciones de la espectroscopía de RMN

La espectroscopía de RMN tiene amplias aplicaciones en investigación, farmacéutica, ciencia de materiales y otros campos:

  • Elucidación estructural: Determinación de la disposición completa de átomos dentro de moléculas orgánicas complejas.
  • Análisis cuantitativo: Medición de las concentraciones de componentes en mezclas.
  • Estudio de la dinámica molecular: Investigación de la dinámica conformacional de moléculas y catálisis enzimática.
  • Análisis de mezclas complejas: Proporcionando datos detallados sobre rutas metabólicas y muestras de productos naturales.

Limitaciones de la espectroscopía de RMN

A pesar de su versatilidad, la espectroscopía de RMN tiene algunas limitaciones:

  • Sensibilidad: La RMN es inherentemente menos sensible que otras técnicas y requiere tamaños de muestra más grandes para el análisis.
  • Costo: Los espectrómetros de RMN de alta resolución y su mantenimiento son costosos.
  • Consumo de tiempo: El análisis detallado e interpretación de espectros complejos puede llevar mucho tiempo.

Conclusión

La espectroscopía de RMN sigue siendo una herramienta indispensable en química orgánica, proporcionando información detallada sobre las estructuras y comportamientos moleculares. Con avances continuos, se espera que su alcance se amplíe aún más en una variedad de campos científicos.


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