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 y determinación estructural


La espectroscopia es una herramienta poderosa utilizada para determinar la estructura de moléculas en química orgánica. Involucra la interacción de la materia con radiación electromagnética para proporcionar información detallada sobre la estructura molecular, dinámica y entorno. Este campo juega un papel esencial en la química al permitir a los científicos comprender la estructura y calidad de las sustancias. Hoy exploraremos los diferentes tipos de técnicas de espectroscopia comúnmente usadas en química orgánica y cómo ayudan en la determinación estructural.

Tipos de espectroscopia

Espectroscopia infrarroja (IR)

La espectroscopia infrarroja involucra la absorción de luz infrarroja por una molécula, causando un cambio en los niveles de energía vibracional. Esto ayuda a identificar grupos funcionales en una molécula ya que diferentes enlaces absorben diferentes longitudes de onda.

Grupos funcionales como -OH, -NH, y -CH pueden ser fácilmente identificados.
4000 400 Espectro IR

Un ejemplo de uso de espectroscopia IR es identificar el grupo carbonilo (C=O), que típicamente muestra un pico fuerte alrededor de 1700 cm-1.

Espectroscopia ultravioleta-visible (UV-Vis)

La espectroscopia UV-Vis implica la absorción de luz ultravioleta o visible por electrones en una molécula, lo que puede causar transiciones electrónicas. Este tipo de espectroscopia es útil para estudiar sistemas conjugados y compuestos con electrones pi.

Por ejemplo, UV-Vis puede analizar dienos conjugados y compuestos aromáticos.
200 800 Espectro UV-Vis

El benceno exhibe un pico de absorción característico en la región UV debido a la transición pi a pi*.

Espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN)

La espectroscopia de RMN es una de las técnicas más poderosas para la determinación estructural en química orgánica. Este método utiliza las propiedades magnéticas de ciertos núcleos. Cuando se coloca en un campo magnético, estos núcleos absorben radiación a frecuencias específicas dependiendo de su entorno electrónico.

Los núcleos comunes analizados son 1H y 13C.

1H RMN: Proporciona información sobre los átomos de hidrógeno en una molécula orgánica.

1 10 Espectro RMN

Cada pico indica un entorno de hidrógeno, con cambios químicos que varían según los átomos vecinos y la densidad de la nube electrónica.

Métodos de determinación estructural

La determinación estructural en química orgánica depende del análisis detallado proporcionado por varios métodos espectroscópicos. Una vez que se obtienen los espectros, la interpretación es importante para predecir la estructura.

Interpretación de espectros IR

En el espectro IR, la posición e intensidad de los picos proporcionan información sobre los grupos funcionales presentes. Al analizar el espectro IR, considere los siguientes pasos:

  1. Identificar los picos fuertes, anchos y característicos de extensión OH en alcoholes y fenoles que típicamente ocurren entre 3300-3500 cm-1.
  2. Observar picos agudos entre 1600-1700 cm-1, que indican estiramiento C=O.
  3. Comparar la intensidad de los picos con estándares conocidos o espectros de referencia.

Interpretación de espectros UV-Vis

Los espectros UV-Vis implican el análisis de picos de absorción relacionados con transiciones electrónicas. Conocer lo básico del espectro ayuda a:

  • Entender los valores máximos de λ (lambda máx), que indican excitaciones electrónicas.
  • Relacionar la intensidad de absorción con la probabilidad de transición electrónica: una conjugación más extensa generalmente conduce a una absorción de mayor longitud de onda.

Interpretación de espectros RMN

Los espectros RMN requieren el análisis de desplazamientos químicos, integración y patrones de acoplamiento:

  1. Desplazamiento químico: Refleja el entorno del núcleo absorbente. Cuanto más despolarizado está el protón (generalmente por átomos electronegativos), mayor es el desplazamiento químico.
  2. Integración: El área bajo el pico de RMN es proporcional al número de hidrógenos presentes en él.
  3. Patrón de partición: Proporciona información sobre hidrógenos vecinos a través de la regla n+1, donde n es el número de hidrógenos adyacentes.

Ejemplos de explicaciones estructurales

Para una explicación estructural considere una molécula simple como el etanol (C2H5OH).

Uso de espectroscopia IR para etanol

Espectro IR de C2H5OH:
  • Pico ancho típico alrededor de 3300 cm-1 debido al estiramiento OH.
  • Pico intenso cerca de 2900 cm-1 debido al estiramiento CH.

Uso de espectroscopia RMN para etanol

Espectro de RMN de 1H:
  • Triplete de alrededor de 1.2 ppm para el grupo CH3 - división por dos protones adyacentes (regla n+1).
  • Cuarteto para el grupo CH2 de aproximadamente 3.6 ppm - división por tres protones adyacentes.
  • Singlete alrededor de 5.0 ppm para el protón OH.

Al combinar los conocimientos obtenidos de la espectroscopia IR, RMN y UV-Vis, los químicos pueden predecir la estructura molecular y confirmar la presencia de grupos funcionales particulares dentro de un compuesto dado.

Conclusión

La espectroscopia y la determinación estructural son técnicas fundamentales en química orgánica. La investigación detallada de los espectros permite a los químicos desentrañar las complejidades moleculares de las sustancias. A medida que las técnicas avanzan, estos métodos se vuelven más sofisticados y precisos, convirtiéndolos en herramientas indispensables no solo en la investigación académica sino también en las industrias farmacéutica y química, donde comprender la estructura molecular es crucial.

Comprender y dominar estas técnicas requiere un estudio diligente y práctica, pero traen la emocionante posibilidad de desentrañar los misterios de la arquitectura molecular.


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