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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Métodos electroanalíticos


Los métodos electroanalíticos son un conjunto de técnicas utilizadas en química analítica para estudiar materiales midiendo propiedades eléctricas tales como voltaje, corriente y carga. Estos métodos son esenciales para comprender la estructura química y las propiedades de diversas sustancias, y tienen amplias aplicaciones en varios campos como el monitoreo ambiental, los productos farmacéuticos y la ciencia de materiales.

Conceptos básicos

Antes de profundizar en los diversos métodos electroanalíticos, es necesario comprender algunos conceptos básicos. La química electroanalítica generalmente gira en torno al estudio de iones en solución y sus interacciones con los electrodos. Implica dos componentes principales:

  • Electrodos: Son las superficies conductoras que facilitan el flujo de electrones. Por lo general, están hechos de materiales como platino, oro o carbono.
  • Electrolito: Un disolvente que contiene iones y ayuda a conducir electricidad entre los electrodos.

Reacciones redox

Un principio fundamental en química electroanalítica es la reacción redox, que consiste en oxidación y reducción. La oxidación se refiere a la pérdida de electrones, mientras que la reducción es la ganancia de electrones. La reacción general puede representarse como:

Oxidante + ne⁻ → Reductor

En una celda electroquímica, un electrodo sufre oxidación y el otro sufre reducción.

Tipos de métodos electroanalíticos

Existen muchas técnicas electroanalíticas, cada una con su propio enfoque y aplicación únicos. Veamos algunas de las técnicas más comúnmente usadas:

Potenciometría

La potenciometría mide la diferencia potencial entre dos electrodos sin pasar corriente significativa. La aplicación más reconocida es el pH-metro, que mide la acidez o alcalinidad de una solución.

Una disposición típica incluye un electrodo de referencia, como un electrodo de plata/cloruro de plata, que mantiene un potencial constante, y un electrodo indicador, como un electrodo de vidrio de pH, que es sensible al ion de interés.

Ejemplo: Para medir el pH de una solución:

E_celda = E_referencia - E_indicador

La relación entre pH y E_celda está dada por la ecuación de Nernst:

E = E₀ - (RT/nF) * ln([H⁺])

Amperometría

La amperometría implica medir la corriente que fluye a través de una celda electroquímica a un potencial constante. La corriente está directamente relacionada con la concentración del analito. Este método se utiliza ampliamente en biosensores como los sensores de glucosa.

Ejemplo: En un sensor de glucosa, la enzima glucosa oxidasa cataliza una reacción con la glucosa, produciendo una corriente proporcional a la concentración de glucosa.

Voltametría

La voltametría es una clase de métodos que aplican un potencial variable a una celda electroquímica y miden la respuesta de corriente. Existen varias formas de voltametría, como la voltametría cíclica y por pulsos diferenciales.

Voltametría cíclica: Esta técnica implica barrer el potencial de manera cíclica y es particularmente útil para estudiar propiedades redox.

E vs t: Potencial variable I vs E: Medir corriente

El gráfico corriente-potencial se conoce como voltammograma cíclico.

Coulometría

La coulometría se basa en medir la cantidad de electricidad (en coulombs) requerida para convertir completamente un reactivo en una reacción electroquímica. Es un método altamente preciso utilizado para determinar la cantidad de una sustancia.

La teoría básica incluye las siguientes relaciones:

Q = nF

donde Q es la carga total, n es el número de moles de electrones y F es la constante de Faraday.

Aplicaciones en la vida real

Los métodos electroanalíticos juegan un papel importante en muchas áreas:

  • Monitoreo ambiental: Se utilizan para detectar contaminantes como metales pesados en agua y suelo.
  • Diagnóstico clínico: El monitoreo de glucosa en sangre y otros biosensores dependen de estos métodos.
  • Productos farmacéuticos: Las técnicas electroanalíticas se utilizan a menudo en el control de calidad de medicamentos.

Beneficios y limitaciones

Comprender las ventajas y desventajas de los métodos electroanalíticos ayuda a elegir la técnica adecuada:

  • Beneficio:
    • Altamente sensible y selectivo.
    • Capaz de analizar pequeñas cantidades de muestra.
    • Aplicable a una amplia gama de sustancias.
  • Limitaciones:
    • Requiere calibración y mantenimiento cuidadosos.
    • El uso excesivo puede provocar ensuciamiento del electrodo.
    • Posible interferencia de otras sustancias.

Perspectivas futuras

A medida que avanza la tecnología, se espera que los métodos electroanalíticos se vuelvan más sofisticados con avances en materiales para electrodos, miniaturización y automatización. También hay un creciente interés en integrar estas técnicas con plataformas digitales, mejorando la adquisición y análisis de datos.

Conclusión

Los métodos electroanalíticos son herramientas indispensables en la química moderna. Proporcionan información única sobre la estructura química y dinámica de las sustancias. Desde la potenciometría hasta la coulometría, cada técnica ofrece ventajas y desafíos distintos que requieren una consideración cuidadosa para una aplicación efectiva. Dadas sus amplias implicaciones y el progreso creciente, estos métodos sin duda seguirán estando a la vanguardia de la química analítica en los años venideros.


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