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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Espectroscopía de plasma acoplado inductivamente


La espectroscopía de plasma acoplado inductivamente (ICP), particularmente en su uso para el análisis de elementos, se ha convertido en una herramienta indispensable en la química analítica. Es reconocida por su precisión, exactitud y capacidad para detectar elementos traza. Esta técnica combina los principios de la física del plasma con la espectrometría para medir la cantidad y tipo de elementos presentes en una muestra. Utilizando un plasma de gas a alta temperatura, generalmente argón, el ICP puede excitar átomos e iones para emitir o absorber radiación electromagnética en longitudes de onda específicas. Este documento ayudará a obtener una comprensión más profunda de las complejidades y aplicaciones de la espectroscopía de plasma acoplado inductivamente en la química analítica.

Principios de la espectroscopía de plasma acoplado inductivamente

El principio principal detrás del ICP es la creación de un plasma a alta temperatura que puede atomizar y excitar muestras, proporcionando así un medio donde los elementos dentro de la muestra puedan emitir luz en longitudes de onda específicas. Esta luz se analiza para determinar la composición de los elementos.

Plasma + Muestra → Átomos/Iones Excitados → Emisión de Luz en Longitudes de Onda Características

El plasma se crea al pasar una corriente eléctrica a través de un gas (usualmente argón), que ioniza el gas y crea un plasma caliente y eléctricamente conductor. La alta energía del plasma le permite atomizar eficientemente las muestras, rompiendo enlaces químicos y creando átomos e iones libres que irradian luz.

Plasma

Generación de plasma

La creación de plasma es la parte principal de la técnica ICP. El plasma sirve tanto como fuente de excitación como ambiente de muy alta temperatura para la muestra. Veamos más de cerca el proceso:

  • Generador RF: El generador RF se utiliza para generar un campo magnético, típicamente a una frecuencia de 27 o 40 MHz. Este campo induce una corriente en la bobina alrededor de la antorcha de plasma.
  • Ionización: El campo magnético oscilante producido por el generador RF hace que los iones en el gas argón se muevan rápidamente, colisionen con átomos de argón neutros y ionicen aún más el gas.
  • Introducción de la muestra: La muestra, generalmente en forma líquida, se convierte en una fina niebla y se introduce en el plasma vía una corriente de gas de muestra.
Bobina RF Antorcha Plasma Hacia el detector

La energía emitida por el plasma hace que los átomos e iones en la muestra se exciten. Cuando estas especies excitadas regresan a sus estados de energía inferiores, emiten luz en longitudes de onda características de su identidad elemental.

Componentes del sistema ICP

Los componentes típicos de un sistema ICP incluyen el sistema de introducción de muestra, la antorcha de plasma, el espectrómetro y el detector.

1. Sistema de introducción de muestras

La función principal de este sistema es convertir la muestra en una niebla de aerosol y transportarla al plasma. Dispositivos como nebulizadores y cámaras de aerosol se utilizan para este propósito.

2. Antorcha de plasma

Aquí es donde se genera el plasma. Consiste en tubos de cuarzo y está diseñada para permitir una mezcla eficiente del aerosol de la muestra con la corriente de iones del plasma.

3. Espectrómetro

Una vez que los elementos en la muestra emiten luz, ésta necesita ser dividida en sus componentes espectrales. El espectrómetro realiza esta tarea. Dependiendo del diseño, se pueden usar espectrómetros secuenciales o simultáneos, siendo estos últimos capaces de recolectar datos en múltiples longitudes de onda simultáneamente.

4. Detector

La luz del espectrómetro se dirige hacia un detector, que suele ser un tubo fotomultiplicador o un CCD (dispositivo de carga acoplada). Esto convierte la luz en señales eléctricas, que luego se procesan para proporcionar datos cuantitativos sobre la composición de los elementos.

Aplicaciones de la espectroscopía ICP

La espectroscopía ICP se utiliza ampliamente en una variedad de campos debido a su alta sensibilidad y capacidad para analizar múltiples elementos simultáneamente. Algunas áreas comunes de aplicación incluyen:

  • Análisis ambiental: detección de metales pesados en agua, suelo y aire.
  • Geoquímica: Determinación de la composición de minerales y rocas.
  • Análisis clínico: medición de elementos traza en tejidos y fluidos biológicos.
  • Aplicaciones industriales: Control de calidad en procesos de manufactura, especialmente en la industria metalúrgica.
  • Farmacéuticos: Análisis de metales traza en compuestos farmacéuticos.

Ventajas de la espectroscopía ICP

La espectroscopía ICP ofrece varias ventajas sobre otras técnicas analíticas:

  • Capacidad multielemental: El ICP puede medir múltiples elementos simultáneamente, proporcionando un análisis exhaustivo de una sola vez.
  • Límites de detección bajos: Con límites de detección a menudo en el rango de partes por mil millones (ppb), el ICP es altamente sensible.
  • Amplio rango dinámico: Esta técnica puede medir tanto bajas como altas concentraciones de elementos.
  • Alta capacidad de procesamiento: Tiempos de análisis rápidos, permitiendo procesar muchas muestras en poco tiempo.
  • Interferencia de matriz mínima: La alta temperatura del plasma minimiza los efectos de interferencia de la matriz de la muestra.

Limitaciones y desafíos

A pesar de sus ventajas, la espectroscopía ICP también presenta algunos desafíos:

  • Altos costos operativos: El uso de gas argón y el consumo energético del equipo hacen que el ICP sea costoso.
  • Uso de Argón: Dado que el argón es un gas noble, no es reactivo, pero puede ser costoso y requiere una gestión cuidadosa.
  • Complejidad: Configurar y calibrar el equipo puede ser complejo y requiere operadores capacitados.
  • Posible interferencia espectral: Las líneas de emisión superpuestas pueden complicar la interpretación de los datos.

Conclusión

La espectroscopía de plasma acoplado inductivamente es una herramienta analítica poderosa que proporciona una precisión y exactitud excepcionales para el análisis multielemental. Aprovechando las propiedades del plasma, el ICP es capaz de atomizar y analizar muestras en una amplia variedad de campos que van desde la ciencia ambiental hasta la medicina. Sus ventajas de sensibilidad, rapidez y capacidad multielemental lo convierten en una opción preferida para investigadores e industrias. Sin embargo, los altos costos y las complejidades operacionales son consideraciones que deben abordarse. En general, la espectroscopía ICP sigue siendo una técnica fundamental en la caja de herramientas del químico analítico.


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