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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Química Organometálica


La química organometálica es una fascinante rama de la química que une la brecha entre la química orgánica e inorgánica. Define la química de los compuestos que contienen enlaces entre el carbono y el metal. Este campo de estudio es integral en una variedad de aplicaciones industriales, incluyendo la catálisis y la química sintética.

Historia de la química organometálica

La historia de la química organometálica comienza con los descubrimientos realizados en el siglo XIX. Se han logrado muchos desarrollos importantes gracias al descubrimiento de nuevos compuestos, espectros, patrones de reactividad y sus aplicaciones en procesos industriales extraordinarios.

Conceptos básicos

Los compuestos organometálicos se caracterizan por enlaces metal-carbono, donde el carbono forma parte de un grupo orgánico. Estos compuestos pueden contener metales presentes en la tabla periódica y sus propiedades están determinadas tanto por el centro metálico como por los ligandos orgánicos.

Metal de transición

Los metales de transición a menudo están involucrados en la química organometálica. Ocupan el centro de la tabla periódica, y ejemplos comunes incluyen hierro (Fe), níquel (Ni), paladio (Pd) y platino (Pt).

Elementos del bloque-s y bloque-p

Además de los metales de transición, elementos del bloque-s como el litio (Li) y elementos del bloque-p como el estaño (Sn) también forman compuestos organometálicos importantes.

Clasificación de los compuestos organometálicos

Los compuestos organometálicos pueden ser clasificados según la hapticidad (η) del grupo orgánico (ligando), que es un término usado para describir cómo grupos de átomos se unen a un átomo central en términos de donación de electrones.

Ejemplos de hapticidad

Considerar el ferroceno (η5-C5H5)2Fe, un compuesto organometálico clásico donde un ion ferroso está emparedado entre dos iones ciclopentadienilo. Exhibe η5 hapticidad porque cada anillo de ciclopentadienilo dona 5 electrones al centro metálico.

Enlaces en compuestos organometálicos

Los modelos de enlace organometálico a menudo involucran la teoría de orbitales moleculares y la teoría del campo de ligantes. Estos compuestos pueden exhibir una mayor variedad de situaciones de enlace que los compuestos orgánicos e inorgánicos simples.

Ejemplo de enlace

    M–C, ml

Al considerar el enlace, uno debe evaluar la naturaleza del enlace metal-carbono, su fuerza y su reactividad. El enlace M–C puede exhibir diferente carácter dependiendo del metal y el ligando involucrados.

Propiedades catalíticas

Muchos compuestos organometálicos son usados como catalizadores en procesos industriales debido a su capacidad para facilitar eficientemente reacciones químicas. Estos pueden incluir la formación de enlaces carbono-carbono, reacciones de hidrogenación y oxidación.

Hidroformilación

Un proceso catalítico común que involucra compuestos organometálicos es la hidroformilación, donde un alqueno es convertido en un aldehído en presencia de monóxido de carbono e hidrógeno. Los complejos de rodio o cobalto a menudo se usan como catalizadores en este proceso.

Aplicaciones en síntesis orgánica

Los compuestos organometálicos son instrumentales en la síntesis orgánica para construir moléculas complejas. Permiten transformaciones que son tanto estereoselectivas como regioselectivas, lo cual es importante en la industria farmacéutica y de ciencias de materiales.

Reactivo de Grignard

Los reactivos de Grignard (RMgX) son ejemplos clásicos donde el magnesio está unido a un grupo alquilo o arilo. Se utilizan ampliamente en la formación de enlaces carbono-carbono en la síntesis orgánica.

Ejemplos de compuestos organometálicos

Ferroceno

Un compuesto clásico es el ferroceno, Fe(C5H5)2, que es un ejemplo de un compuesto en forma de sándwich. En el ferroceno, el hierro está emparedado entre dos anillos de ciclopentadienilo.

    
      
      
      
      
    
    
Figura 1: Estructura simplificada del ferroceno.

Sal de Zeise

La sal de Zeise K[PtCl3(C2H4)], es un compuesto donde el etileno está coordinado a un centro metálico de platino. Fue un temprano ejemplo de un complejo π.

Estabilidad y descomposición

La estabilidad de los compuestos organometálicos depende en gran medida de la naturaleza del enlace metal-carbono, el entorno de coordinación, así como de las condiciones externas como la temperatura y la presión.

Estabilidad térmica

La estabilidad térmica es un factor importante para determinar la practicidad de los compuestos organometálicos en aplicaciones industriales. Por ejemplo, los compuestos con enlaces σ M–C fuertes pueden tolerar altas temperaturas mejor que los compuestos con interacciones π débiles.

Mecanismo de reacción

Es esencial entender los mecanismos de reacción de los compuestos organometálicos. Estos mecanismos involucran varios pasos incluyendo adición oxidativa, eliminación reductiva, inserción migratoria, etc.

Adición oxidativa y eliminación reductiva

La adición oxidativa involucra la adición de una molécula al centro metálico resultando en un aumento en el estado de oxidación del metal, mientras que la eliminación reductiva involucra la eliminación de grupos del centro metálico.

    M + R–X → M(R)(X)
    M(r)(x) → M + r–x

Estos pasos son cruciales para los ciclos catalíticos, que convierten reactivos en productos de manera eficiente.

Direcciones futuras en química organometálica

Las posibilidades de la química organometálica son abundantes con avances en soluciones de energía sostenible como pilas de combustible, electrónica molecular y procesos catalíticos amigables con el medio ambiente.

Química verde

Los esfuerzos para desarrollar catalizadores más amigables con el medio ambiente caen bajo el campo de la química verde. Esto incluye reducir el uso de metales tóxicos y aumentar la recuperación y reciclabilidad de los catalizadores.

La química organometálica, siendo un puente entre los campos inorgánicos y orgánicos, sigue siendo un área importante de estudio dentro de la química universitaria, facilitando innovaciones que benefician tanto al conocimiento científico como a la aplicación industrial.


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