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 de coordinación de los lantánidos


La química de coordinación de los lantánidos es un campo importante en la química inorgánica, explorando las propiedades y reacciones únicas de los iones de lantánidos con varios ligandos. Los lantánidos incluyen 15 elementos químicos con números atómicos del 57 al 71, desde el lantano hasta el lutecio, y son conocidos por sus propiedades de bloque f.

Introducción a los lantánidos

Los lantánidos son a menudo referidos como elementos de tierras raras. Tienen propiedades físicas y químicas notables debido a su configuración electrónica. Todos los lantánidos tienen electrones llenando los orbitales 4f, lo que causa un comportamiento magnético y óptico interesante.

Configuración electrónica

La configuración electrónica general para los lantánidos es [Xe] 4f n 6s 2, donde n (de 0 a 14) representa el número de electrones en el orbital 4f.

La: [Xe] 5d 1 6s 2
Ce: [Xe] 4f 1 5d 1 6s 2
Q: [Xe] 4f 3 6s 2

Fundamentos de la química de coordinación

La química de coordinación involucra las interacciones entre iones metálicos y ligandos. Un ligando es un ion o molécula que puede donar un par de electrones para formar un enlace de coordinación con un metal. Los lantánidos a menudo forman complejos de coordinación con números de coordinación variables, que son principalmente de 8 a 12 debido a sus grandes radios iónicos.

Ligandos comunes

Los lantánidos pueden formar complejos con una amplia gama de ligandos, incluidos iones simples como haluros (F -, Cl -), ligandos oxigénicos como los nitratos NO 3 -, sulfatos, carboxilatos y ligandos orgánicos más complejos.

Estructura de los complejos de lantánidos

Los complejos de lantánidos pueden clasificarse según su geometría estructural, que está influenciada por el tipo y número de ligandos involucrados.

Geometría general

  • Prisma triangular triconjugado: Común para la coordinación de La 3+ con ligandos más grandes.
  • Antiprisma cuadrada: Una geometría característica para complejos de lantánidos, facilitando números de coordinación 8 y 9.
  • Antiprisma cuadrada biconvexa: A menudo vista en la química de lantánidos, permitiendo un fuerte empaquetamiento de ligandos.

Relaciones y sostenibilidad

La estabilidad de los complejos de lantánidos depende de varios factores, incluyendo la naturaleza del ligando, el estado de oxidación del metal y la geometría general del complejo.

Teoría de ácidos y bases duras y blandas (HSAB)

Esta teoría ayuda a explicar la estabilidad y reactividad de los complejos de lantánidos. Los lantánidos son considerados ácidos "duros" debido a su gran tamaño y carga, prefiriendo enlazarse con bases "duras" como los ligandos dadores de oxígeno y nitrógeno.

Teorías de campo cristalino y de campo de ligandos

Estas teorías exploran las interacciones electrónicas en complejos de coordinación. Mientras que la teoría de campo cristalino es menos aplicable debido al apantallamiento de los orbitales 4f, la teoría de campo de ligandos proporciona información sobre transiciones electrónicas y propiedades magnéticas.

Aplicaciones de los complejos de lantánidos

Los complejos de lantánidos se utilizan extensamente en una variedad de campos debido a sus propiedades fotofísicas y magnéticas únicas.

Catalisis

Los complejos de lantánidos sirven como catalizadores en muchas reacciones orgánicas, incluyendo procesos de polimerización y oxidación. Por ejemplo, LaCl 3 se utiliza en la síntesis de productos químicos finos.

Imagen médica

Los agentes de contraste para imágenes de resonancia magnética (IRM) a menudo incluyen complejos a base de gadolinio debido a sus fuertes propiedades paramagnéticas, lo que mejora el contraste de las imágenes.

Materiales ópticos

Los iones de lantánidos se utilizan en materiales fosforescentes y luminiscentes, importantes para tecnologías de pantallas y láseres, y transiciones como Eu 3+ se utilizan en fósforos rojos para aplicaciones de LED.

Casos de estudio y ejemplos visuales

Veamos algunos ejemplos específicos para aclarar estos conceptos.

LN l l l l

La figura anterior es una representación simplificada de un complejo de lantánidos, mostrando un ion de lantánido central (Ln) coordinado por ligandos (L) en una estructura geométrica estructurada.

Desafíos y direcciones futuras

A pesar del progreso en el campo, quedan desafíos en la comprensión detallada de la química de coordinación de los lantánidos. Los efectos del intercambio de ligandos y la influencia de las condiciones de solución son áreas de investigación en curso.

Preocupaciones ambientales

La extracción y el procesamiento de lantánidos plantean retos ambientales. Desarrollar métodos más verdes y sostenibles para su uso y reciclaje es un área de preocupación importante.

Desarrollo de materiales avanzados

A medida que avanza la tecnología, se están explorando nuevos materiales basados en la química de lantánidos. Estos incluyen materiales luminiscentes de alta eficiencia y materiales magnéticos para diversas aplicaciones en tecnología energética y de la información.

Conclusión

La química de coordinación de los lantánidos es un campo rico y dinámico. Sus propiedades únicas abren caminos para la investigación y aplicación, haciendo que estos elementos sean indispensables en el avance de la ciencia y la tecnología. Comprender los fundamentos y los desafíos actuales proporciona una base sólida para una mayor exploración e innovación en este campo.


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