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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Características de los Polímeros


La caracterización de polímeros es una parte amplia y esencial de la química de polímeros, que a su vez es una rama de la química orgánica. El objetivo de la caracterización de polímeros es entender y determinar la estructura, propiedades y características de rendimiento de los materiales poliméricos. Este campo es importante en el desarrollo de nuevos materiales y en la mejora de los materiales existentes. Vamos a examinar en profundidad los aspectos fundamentales de la caracterización de polímeros y aprender cómo juega un papel importante en la ciencia de materiales.

¿Qué son los polímeros?

Los polímeros son grandes moléculas compuestas de unidades estructurales repetitivas conocidas como monómeros. La palabra "polímero" deriva de las palabras griegas "poly", que significa "muchos", y "meros", que significa "parte". Los polímeros pueden ser naturales, como las proteínas y el ADN, o sintéticos, como los plásticos y las fibras sintéticas. El proceso de hacer polímeros a partir de monómeros se llama polimerización.

Importancia de la caracterización de polímeros

Entender y caracterizar los polímeros es importante por varias razones:

  • Garantiza el control de calidad en la producción de polímeros.
  • Ayuda en el desarrollo de nuevos materiales poliméricos con propiedades específicas para aplicaciones específicas.
  • Ayuda a predecir el rendimiento y la vida útil de los materiales poliméricos.
  • Ayuda a cumplir con los estándares regulatorios.

Métodos de caracterización de polímeros

Existen muchos métodos utilizados para caracterizar polímeros. Estos métodos generalmente se dividen en algunas categorías principales, como caracterización estructural, análisis térmico, caracterización mecánica y análisis químico, etc.

Caracterización estructural

El objetivo de la caracterización estructural es entender la disposición de los átomos en el polímero. Algunas de las técnicas utilizadas en la caracterización estructural son:

  • Espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN): Este método proporciona información detallada sobre el marco carbono-hidrógeno de los polímeros. La RMN es particularmente útil para identificar la estructura química, la secuencia de la cadena y la estrategia (estereoquímica de las unidades repetitivas).
  • Difracción de rayos X (DRX): La DRX se utiliza para determinar la estructura cristalina de los polímeros. Las regiones cristalinas dispersan los rayos X en un patrón que puede ser analizado para obtener información sobre la disposición atómica.
  • Espectroscopia infrarroja (IR): La espectroscopia IR se utiliza para identificar grupos funcionales en los polímeros examinando las transiciones vibracionales de las moléculas.
  • Cromatografía de exclusión por tamaño (SEC): También conocida como cromatografía de permeación en gel (GPC), la SEC se utiliza para determinar la distribución del peso molecular de una muestra de polímero.
Análisis de Estructura

Análisis térmico

Es importante evaluar cómo se comporta un polímero bajo diferentes condiciones de temperatura. Esta comprensión ayuda a determinar los límites de aplicación:

  • Calorimetría diferencial de barrido (DSC): La DSC mide el flujo de calor asociado con transiciones en materiales y proporciona información sobre el punto de fusión, la temperatura de transición vítrea y la temperatura de cristalización.
  • Análisis termogravimétrico (TGA): La TGA mide los cambios en el peso de una muestra de polímero como resultado de la temperatura y proporciona información sobre la estabilidad térmica y la estructura.
Transición Térmica

Caracterización mecánica

Las propiedades mecánicas de los polímeros son importantes para sus aplicaciones en industrias, y los siguientes métodos se utilizan para definir estas propiedades:

  • Pruebas de tracción: Esto prueba cómo se comporta un material polimérico bajo tensión, determinando su resistencia a la tracción, elasticidad y elongación a la rotura.
  • Pruebas de flexión: Evalúa la capacidad de una muestra de polímero para resistir la deformación bajo carga. Esto es particularmente relevante para materiales utilizados en aplicaciones estructurales.

Análisis químico

El análisis químico implica examinar la estructura química y el comportamiento de reacción de los polímeros:

  • Análisis elemental (EA): Determina la composición elemental de los polímeros, midiendo los niveles de carbono, hidrógeno, nitrógeno, etc.
  • Espectrometría de masas (MS): La MS ayuda a entender la masa molecular y la estructura de los polímeros.

Ejemplos de caracterización de polímeros

Ejemplo 1: Determinación de peso molecular usando cromatografía de permeación en gel (GPC)

La cromatografía de permeación en gel se usa ampliamente para determinar la distribución del peso molecular de un polímero, lo cual es importante para entender su procesamiento y comportamiento mecánico. En la GPC:

  • La muestra de polímero se disuelve en un solvente adecuado.
  • La solución se pasa a través de una columna llena de perlas porosas.
  • Las moléculas más grandes se liberan primero, las moléculas más pequeñas se liberan más tarde debido a la exclusión por tamaño.
  • Un detector mide la cantidad de polímero en varios momentos, a partir de los cuales se calcula la distribución del peso molecular.

Ejemplo 2: Análisis de la cristalinidad de polímeros con difracción de rayos X (DRX)

La DRX ayuda a determinar el grado de cristalinidad de los polímeros, lo que afecta su resistencia y propiedades térmicas. El análisis de cristalinidad incluye:

  • Colocar una muestra de polímero en un difractómetro de rayos X.
  • Los rayos X se dirigen a la muestra y se mide el patrón de difracción.
  • Los picos en el patrón de difracción corresponden a planos atómicos en las regiones cristalinas.
  • Al analizar la intensidad de los picos, se puede cuantificar la cristalinidad.
Patrón DRX (cristalino)

Conclusión

La caracterización de polímeros es un campo de estudio multifacético que proporciona una comprensión profunda de las propiedades y potenciales aplicaciones de los polímeros. Ya sea a través del análisis estructural, el análisis térmico o la prueba mecánica, cada método contribuye a una comprensión integral de los materiales poliméricos. Este conocimiento es vital para la innovación en campos que van desde la aeroespacial hasta la biomedicina, donde los polímeros desempeñan roles integrales. A medida que la tecnología evoluciona, la precisión y profundidad de la caracterización de polímeros continúa creciendo, impulsando el avance de la ciencia de materiales.


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