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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Quelación y estabilidad


La quelación y la estabilidad son conceptos importantes en el campo de la química de coordinación, una rama de la química inorgánica que se ocupa del estudio de compuestos complejos. Estos compuestos contienen un átomo o ion metálico central unido a un grupo de moléculas o iones circundantes llamados ligandos. Entender la quelación y la estabilidad asociada de estos complejos involucra observar la naturaleza de las interacciones entre iones metálicos y ligandos, cómo se forman estos complejos y por qué exhiben ciertas propiedades que los hacen importantes en muchos procesos químicos.

¿Qué es la quelación?

La quelación es el proceso mediante el cual un ion metálico forma un enlace con una molécula que tiene dos o más sitios capaces de donar electrones, resultando en una estructura de anillo estable conocida como anillo quelato. Los ligandos que participan en la quelación se denominan agentes quelantes. Este proceso puede aumentar sustancialmente la estabilidad del complejo metal-ligando.

Un agente quelante típico contiene múltiples átomos con pares de electrones solitarios que pueden coordinarse con el ion metálico central. Cuando estos átomos forman un complejo estable con el ion metálico, el compuesto resultante es un quelato. Los quelatos son únicos en su capacidad para proporcionar una mayor estabilidad debido a los múltiples enlaces que forman con el ion metálico central.

Ejemplos de agentes quelantes

Algunos agentes quelantes comunes son:

  • Ácido etilendiaminotetraacético (EDTA): El EDTA es un agente quelante bien conocido que puede formar complejos fuertes con la mayoría de los iones metálicos al donar electrones de sus cuatro grupos carboxilo y dos grupos amina.
    • H₂N-CH₂-CH₂-NH-CH₂COOH-CH₂COOH-CH₂COOH-CH₂COOH
  • Ácido cítrico: Este ácido tricarboxílico forma complejos con iones metálicos utilizando sus tres grupos carboxilato.
    • C₆H₈O₇
  • Ión oxalato: Conocido por coordinarse con metales de transición a través de sus dos átomos de oxígeno cargados negativamente.
    • C₂O₄²⁻
  • 1,10-Fenantrolina: Un ligando bidentado que se coordina usando sus átomos de nitrógeno.
    • C₁₂H₈N₂

Estabilidad de los complejos quelados

La estabilidad de un complejo quelado suele ser mejor que la de un complejo no quelado que involucra el mismo ion metálico. Hay varias razones para esta estabilidad incrementada:

  • Entropía y el efecto quelato: La formación de un quelato a menudo resulta en un cambio de entropía positivo, lo que promueve la formación de complejos. El efecto quelato es la observación de que los ligandos quelantes forman complejos más estables que los complejos formados por ligandos monodentados equivalentes.
  • Múltiples enlaces: Los ligandos quelantes forman múltiples enlaces con el ion metálico, lo que lleva a una mayor estabilidad debido a la formación de un sistema de anillo estable.
  • Tamaño del anillo y distorsión: Los anillos de cinco y seis miembros generalmente forman complejos más estables debido a ángulos de enlace óptimos que minimizan la distorsión.

Factores que afectan la estabilidad de los complejos

Varios parámetros juegan un papel importante en la determinación de la estabilidad de los complejos metal-ligando:

  • Naturaleza del ion metálico: La carga, tamaño y configuración electrónica del ion metálico pueden afectar la estabilidad del complejo. Los complejos que involucran metales de transición son a menudo más estables debido a la disponibilidad de orbitales d para el enlace.
  • Naturaleza del ligando: Los ligandos difieren en su capacidad para donar electrones. Los ligandos de campo fuerte, como el cianuro o el monóxido de carbono, forman complejos más estables que los ligandos de campo débil, como el agua o el amoníaco.

Aplicaciones de la quelación

La quelación y los compuestos quelados tienen varias aplicaciones en diferentes industrias, incluyendo:

  • Medicina: El EDTA se utiliza en la terapia de quelación para tratar el envenenamiento por metales pesados, formando complejos estables y no tóxicos que se excretan del cuerpo.
  • Agricultura: Los quelatos se utilizan para proporcionar micronutrientes a las plantas en formas que son fácilmente absorbidas.
  • Tratamiento de agua: Los agentes quelantes ayudan a eliminar iones metálicos del agua, evitando problemas como la acumulación de sarro en las calderas.

Conclusión

La estabilidad de la quelación y los compuestos de coordinación es indispensable para comprender el comportamiento complejo de los iones metálicos y sus ligandos. Las propiedades únicas de los complejos quelados surgen de varios factores, incluyendo el efecto quelato, la naturaleza del ligando y las propiedades del ion metálico. Estos complejos tienen aplicaciones importantes en varios campos, contribuyendo al progreso en la ciencia y la industria.


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