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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Polímero Biodegradable


Los polímeros biodegradables han emergido como un foco principal en el campo de la química de polímeros, cerrando la brecha entre la química orgánica y las prácticas sostenibles. Estos polímeros ofrecen una frontera emocionante para abordar las preocupaciones ambientales relacionadas con la gestión de residuos y la contaminación plástica. Esta conferencia profundiza en el concepto de polímeros biodegradables, su síntesis, propiedades, aplicaciones y su importancia en el mundo contemporáneo.

Introducción a los polímeros biodegradables

Los polímeros biodegradables son materiales que pueden descomponerse por microorganismos en condiciones naturales en agua, dióxido de carbono (o metano) y biomasa. A diferencia de los plásticos convencionales que persisten en el medio ambiente durante cientos de años, los polímeros biodegradables se descomponen a través de la acción de organismos vivos, reduciendo la carga en vertederos y ecosistemas marinos.

Contexto histórico

La búsqueda de polímeros biodegradables comenzó en la segunda mitad del siglo XX, impulsada principalmente por la creciente conciencia ambiental. La investigación temprana se centró en polímeros naturales, como polisacáridos y proteínas, pero luego se expandió para incluir polímeros biodegradables sintéticos. Los avances en ciencia y tecnología de polímeros facilitaron la creación de polímeros con tasas de degradación y propiedades mecánicas optimizadas.

Tipos de polímeros biodegradables

Los polímeros biodegradables pueden clasificarse ampliamente en tres tipos principales:

Polímeros naturales

Estos se obtienen de fuentes naturales e incluyen:

  • Polisacáridos: como almidón, celulosa, quitosano y alginato.
  • Proteínas: Estas incluyen colágeno, gelatina y queratina.

Polímeros biodegradables sintéticos

Estos son polímeros químicamente sintetizados. Algunos ejemplos incluyen:

  • Poli(ácido láctico) (PLA)
  • Poli(ácido glicólico) (PGA)
  • Poli(caprolactona) (PCL)
  • Poli(hidroxialcanoatos) (PHA)

Polímeros semisintéticos

Estos implican modificar polímeros naturales para mejorar sus propiedades. Los ejemplos incluyen acetilar celulosa para formar acetato de celulosa.

La química detrás de los polímeros biodegradables

Los polímeros biodegradables experimentan cambios químicos principalmente a través de la hidrólisis o la acción enzimática. Su estructura molecular está diseñada para facilitar estos procesos:

Hidrólisis

La hidrólisis implica la fragmentación de cadenas de polímeros por moléculas de agua. Por ejemplo, los ésteres en polímeros basados en poliésteres como el PLA y el PGA pueden ser hidrolizados:

RCOOR' + H2O → RCOOH + R'OH

Degradación enzimática

Los microorganismos producen enzimas que pueden descomponer ciertos polímeros. La degradación enzimática es común en polímeros naturales como la celulosa, que es descompuesta por la celulasa.

Diseño de polímeros biodegradables

El diseño de polímeros biodegradables requiere una consideración cuidadosa de varios factores:

Estructura molecular

La presencia de grupos hidrolizables (como ésteres, amidas o uretanos) es importante. La cristalinidad y el peso molecular del polímero también afectan su tasa de biodegradación.

Condiciones ambientales

La biodegradación puede verse significativamente afectada por factores ambientales como la temperatura, la humedad y la actividad microbiana. Es importante adaptar el polímero al entorno específico donde se descompondrá.

Propiedades específicas de la aplicación

La resistencia mecánica, las propiedades térmicas y la tasa de degradación deben alinearse con la aplicación prevista del polímero. Por ejemplo, en aplicaciones médicas como suturas, se requiere una tasa de degradación específica.

Aplicaciones de los polímeros biodegradables

Los polímeros biodegradables se utilizan en una variedad de industrias:

Campo médico

En medicina, los polímeros biodegradables se utilizan en suturas, sistemas de administración de medicamentos y dispositivos ortopédicos. Los polímeros como el PLA y el PGA se usan comúnmente debido a su biocompatibilidad y degradación controlada.

Agricultura

Películas y recubrimientos hechos de polímeros biodegradables se utilizan en la agricultura para proteger cultivos y controlar malezas. Eventualmente, estas películas se descomponen y enriquecen el suelo.

Empaquetado

Los polímeros biodegradables se utilizan para fabricar materiales de embalaje desechables, que buscan reducir el impacto ambiental de los residuos plásticos.

Desafíos y futuras direcciones

A pesar de sus beneficios, los polímeros biodegradables enfrentan varios desafíos que los investigadores están tratando de abordar continuamente:

Rendimiento y costo

Igualar el rendimiento y la rentabilidad de los plásticos convencionales sigue siendo un desafío. Se requiere innovación en el procesamiento de sustratos y métodos de síntesis.

Comprender el mecanismo de erosión

La complejidad de los mecanismos de degradación bajo diferentes condiciones ambientales requiere una comprensión más profunda, que probablemente requerirá colaboración interdisciplinaria.

Regulaciones y certificación

Armonizar las regulaciones y certificaciones globales para los polímeros biodegradables es crítico para facilitar su adopción y comercialización.

Conclusión

En la intersección de la química y la ciencia ambiental, los polímeros biodegradables tienen un inmenso potencial para abordar grandes preocupaciones ambientales. Al comprender sus fundamentos químicos, avanzar en su síntesis y optimizar sus propiedades, los investigadores pueden desempeñar un papel clave en el desarrollo de soluciones sostenibles en ciencia de materiales.

Ejemplo visual

era de polímeros Bio

A través de investigaciones innovadoras y un compromiso con la sostenibilidad, los polímeros biodegradables pueden contribuir significativamente a un futuro más armonioso con el medio ambiente.


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