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 conductor


Los polímeros conductores son una clase fascinante de materiales orgánicos que han despertado un interés significativo en los campos de la ciencia de materiales y la química de polímeros. A diferencia de los polímeros convencionales que son aislantes, los polímeros conductores exhiben conductividad eléctrica, combinando la flexibilidad mecánica de los materiales orgánicos con las propiedades eléctricas de los metales. Esta interesante combinación de propiedades los hace adecuados para una amplia gama de aplicaciones, incluyendo sensores, baterías y dispositivos electrónicos.

Introducción a los polímeros

Para entender los polímeros conductores, primero se deben comprender los conceptos básicos de los polímeros. Los polímeros son moléculas grandes compuestas de unidades estructurales repetitivas llamadas monómeros. Estos monómeros están unidos covalentemente para formar cadenas largas. Los ejemplos más comunes de polímeros incluyen plásticos cotidianos como el polietileno, el cloruro de polivinilo (PVC) y el polipropileno.

¿Qué hace a los polímeros conductores?

La diferencia entre los polímeros aislantes y los polímeros conductores radica en la estructura electrónica. Los polímeros aislantes tienen una brecha de banda que impide el movimiento libre de electrones. Los polímeros conductores tienen una estructura conjugada que permite a los electrones moverse libremente en la molécula, y por tanto, conducir electricidad. Esta conjugación implica la superposición de los orbitales π resultando en un sistema deslocalizado de electrones.

El principio de conductividad en polímeros se puede explicar mediante un modelo simple de policetileno, la forma más simple de polímero conductor:

-(C=C)n- Enlaces simples y dobles alternos representan la conjugación.

Tipos de polímeros conductores

Se han sintetizado una variedad de polímeros conductores, cada uno con propiedades estructurales y conductividades únicas. Algunos ejemplos prominentes incluyen:

  • Polianilina (PANI): Se dopa para convertirla en un conductor y puede cambiar entre estados conductores y no conductores debido a cambios en el pH o la presencia de agentes oxidantes.
  • Polipirrol (PPy): Es conocido por su buena estabilidad ambiental y se utiliza a menudo en sensores y actuadores.
  • Poli(3,4-etilenodioxitiofeno) (PEDOT): Exhibe niveles altos de conductividad y a menudo se utiliza en electrónica flexible.
  • Policetileno (PA): El primer polímero conductor descubierto, que ayudó a llevar al descubrimiento de toda una clase.

Mecanismo de conductividad

Los polímeros conductores logran conductividad mediante un proceso llamado dopaje. El dopaje implica agregar electrones (tipo-n) o eliminar electrones (tipo-p) para crear carga en la cadena del polímero. Esta creación de portadores de carga es lo que hace posible la conducción eléctrica.

Proceso de dopaje

En polímeros conductores, el dopaje se puede representar de la siguiente manera:

Polímero neutral + Dopante → Polímero cargado + Contraión Ejemplo: politiofeno (neutral) conduce después de doparse con yodo.

La configuración electrónica de los polímeros cambia tras el dopaje. Imagine el uso de yodo como dopante en policetileno, usando la siguiente reacción simple:

-(CH=CH)n- + I₂ → -(CH=CH)n

Requisitos estructurales para la conductividad

No todos los polímeros pueden ser conductores a menos que cumplan con requisitos estructurales específicos. Estos incluyen:

  • Sistema conjugado: Deben estar presentes enlaces simples y dobles en la columna vertebral del polímero para facilitar el desplazamiento del electrón.
  • Coplanaridad: La cadena polimérica debe ser plana para permitir la superposición del orbital π, lo cual es importante para el movimiento de electrones.
  • Interacciones intermoleculares: Las interacciones entre cadenas poliméricas pueden mejorar la conductividad facilitando la transferencia de electrones entre cadenas o aumentando la cristalinidad general.

Representación visual

La estructura de los polímeros conductores puede entenderse mediante diagramas visuales:

Estructura conjugada Dopantes Electrones deslocalizados

Aplicaciones de los polímeros conductores

Los polímeros conductores se utilizan en una variedad de aplicaciones debido a su flexibilidad, ligereza y propiedades personalizables. Algunas de las aplicaciones principales incluyen:

  • Sensores: Los polímeros conductores responden a cambios en el entorno, lo que los hace ideales para sensores químicos que pueden detectar gases y biomoléculas.
  • Almacenamiento de energía: Se utilizan en baterías y supercondensadores, donde sus propiedades de conducción se utilizan para mejorar el almacenamiento y la recuperación de energía.
  • Pantallas: Los polímeros conductores también se utilizan en OLED y otros tipos de pantallas para proporcionar un sustrato flexible para la emisión de luz.
  • Dispositivos biomédicos: Su biocompatibilidad y conductividad se utilizan en bioelectrónica para conectar la electrónica con tejidos biológicos.

Desafíos y perspectivas futuras

Aunque los polímeros conductores tienen un potencial significativo, siguen existiendo desafíos que deben abordarse para aplicaciones generalizadas:

  • Estabilidad: Los polímeros conductores a menudo sufren degradación cuando se exponen a condiciones ambientales como la humedad y la luz UV.
  • Procesabilidad: Muchos polímeros conductores no son fáciles de formar en dispositivos debido a su baja solubilidad e inflexibilidad.
  • Costo: La síntesis de polímeros conductores puede ser costosa, y se deben desarrollar rutas rentables para su viabilidad comercial.

El enfoque de la investigación futura es superar estos desafíos mediante el diseño de nuevos polímeros con una estabilidad mejorada, mejor procesabilidad y mayor rendimiento. El desarrollo de nanocompuestos y la incorporación de grupos funcionales están mostrando potencial para alcanzar estos objetivos.

Resumen

Los polímeros conductores presentan un puente entre los semiconductores tradicionales y los polímeros flexibles y ligeros que ofrecen propiedades físicas únicas y nuevas aplicaciones. A medida que avanzan en su diseño, síntesis y aplicación, los polímeros conductores están destinados a desempeñar un papel importante en la ciencia de materiales y la química de polímeros en el futuro.


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