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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Técnicas Espectroscópicas


Las técnicas espectroscópicas juegan un papel vital en la química analítica, proporcionando información importante sobre la estructura molecular, composición y dinámica de las sustancias. Estas técnicas se basan en la interacción entre la radiación electromagnética y la materia, lo que lleva a la absorción, emisión o dispersión de la luz. Con una amplia gama de aplicaciones en áreas como farmacéutica, monitoreo ambiental y seguridad alimentaria, las técnicas espectroscópicas son fundamentales para el análisis químico moderno. A continuación, discutimos varios métodos espectroscópicos clave, explorando sus principios, aplicaciones y ventajas uno por uno.

1. Fundamentos de la espectroscopia

La espectroscopia involucra el estudio de la interacción entre la radiación electromagnética y la materia. Cuando la luz interactúa con una molécula, puede ser absorbida o emitida, dependiendo de los niveles de energía involucrados. La relación básica que gobierna estas interacciones se da como:

e = hν = hc/λ

Donde:

  • E = energía del fotón
  • h = constante de Planck (6.626 x 10 -34 julios s)
  • ν = frecuencia de radiación
  • c = velocidad de la luz (3.00 x 10 8 m/s)
  • λ = longitud de onda de la radiación

La absorción o emisión de radiación ocurre en longitudes de onda específicas que corresponden a las diferencias de energía entre los estados cuantizados de la molécula.

2. Tipos de técnicas espectroscópicas

Las técnicas espectroscópicas pueden clasificarse ampliamente en función del tipo de radiación electromagnética utilizada o el tipo de interacción observada. Estas incluyen:

  • Espectroscopía UV-visible
  • Espectroscopía infrarroja (IR)
  • Espectroscopía de resonancia magnética nuclear (NMR)
  • Espectrometría de masas (MS)
  • Espectroscopía Raman
  • Espectroscopía de rayos X

Cada técnica proporciona conocimientos únicos sobre las propiedades moleculares y sirve para diferentes propósitos analíticos.

3. Espectroscopía UV-visible

La espectroscopía UV-visible se basa en la absorción de luz ultravioleta y visible por las moléculas, provocando transiciones electrónicas. Se utiliza ampliamente para determinar la concentración de sustancias en solución.

A = εcl

Donde:

  • A = Absorción
  • ε = absortividad molar
  • c = concentración de la solución
  • l = longitud del camino de la celda de muestra

La espectroscopía UV-visible es útil para cuantificar ácidos nucleicos, proteínas y otras macromoléculas biológicas.

Representación visual de la absorción UV-visible:

4. Espectroscopía infrarroja (IR)

La espectroscopía infrarroja mide las vibraciones moleculares producidas por cambios en los momentos dipolares cuando las moléculas absorben radiación IR. Es particularmente útil para identificar grupos funcionales.

Absorción específica en IR:

Grupo funcional Número de onda (cm -1)
OH (alcohol) 3200-3600
C=O (carbonilo) 1700-1750
CH (Alcanos) 2800-3000

Representación visual del espectro IR:

5. Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear (NMR)

La espectroscopía NMR utiliza las propiedades magnéticas de ciertos núcleos atómicos. Cuando se colocan en un campo magnético, estos núcleos resuenan a frecuencias específicas, proporcionando información detallada sobre la estructura molecular, dinámica y entorno.

El desplazamiento químico es un aspecto clave de la NMR y se define como:

δ = (ν - ν ref) / ν ref x 10 6

donde ν es la frecuencia de muestreo, y ν ref es la frecuencia de referencia.

Representación visual de los desplazamientos químicos NMR:

6. Espectrometría de masas (MS)

La espectrometría de masas es una técnica analítica poderosa que determina la relación masa-carga de iones. Es importante para dilucidar estructuras moleculares, identificar compuestos desconocidos y cuantificar materiales conocidos.

El espectro de masas muestra picos correspondientes a diferentes isótopos o fragmentos de una molécula.

Representación del espectro de masas:

7. Espectroscopía Raman

La espectroscopía Raman se basa en la dispersión de la luz, donde la mayoría de la luz se dispersa elásticamente (dispersión de Rayleigh), pero una pequeña fracción se dispersa inelásticamente con una frecuencia diferente (dispersión de Raman). Se utiliza para obtener información vibracional similar a la espectroscopia IR, pero con algunas ventajas como que el agua no interfiere, lo que la hace excelente para soluciones acuosas.

El efecto Raman se puede expresar en términos de un cambio de energía:

ΔE = hv̅ (1 – r)

donde v̅ es la frecuencia inicial, y R es la transición vibracional.

Ilustración visual de la dispersión Raman:

8. Espectroscopía de rayos X

La espectroscopía de rayos X involucra la interacción de los rayos X con la materia, causando que los electrones internos sean excitados a estados de energía más altos. Es particularmente útil para el estudio de complejos metálicos y sistemas inorgánicos, proporcionando información sobre la configuración electrónica y propiedades estructurales.

Absorción de rayos X basada en la ley de Beer-Lambert:

I = I 0 e -μx

Donde:

  • I = intensidad después de la absorción
  • I 0 = intensidad inicial
  • μ = coeficiente de absorción
  • x = longitud del camino

Conclusión

Las técnicas espectroscópicas son herramientas indispensables en la química analítica, cada una de las cuales proporciona conocimientos únicos sobre la naturaleza de las sustancias. Ya sea evaluando la pureza a través de la espectroscopia UV-visible, identificando grupos funcionales por espectroscopia IR, determinando la estructura mediante NMR, analizando la masa con la espectrometría de masas, explorando estados vibracionales a través de la espectroscopía Raman o comprendiendo configuraciones electrónicas en espectroscopia de rayos X, estos métodos proporcionan soluciones integrales para una multitud de análisis químicos.


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