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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Contaminantes del aire y humo


La contaminación del aire es un problema ambiental serio que afecta los ecosistemas, la calidad de vida humana e incluso los patrones climáticos globales. Los factores principales de la contaminación del aire incluyen contaminantes del aire y smog, ambos componentes importantes en el estudio de la química atmosférica dentro del campo más amplio de la química ambiental. Entender los contaminantes del aire y el smog requiere una mirada más profunda a sus fuentes, composición química, efectos ambientales y medidas de control.

Contaminantes del aire

Los contaminantes del aire son sustancias presentes en la atmósfera que pueden dañar a los organismos vivos o dañar el entorno natural. Pueden clasificarse en dos grandes categorías: contaminantes primarios y contaminantes secundarios.

Contaminantes primarios

Los contaminantes primarios son emitidos directamente desde la fuente. Las fuentes pueden ser naturales, como erupciones volcánicas o incendios forestales, o antropogénicas, como emisiones de vehículos o actividades industriales. Los tipos principales de contaminantes primarios incluyen:

  • Monóxido de carbono (CO): Un gas incoloro e inodoro formado por la combustión incompleta de combustibles que contienen carbono. Es altamente tóxico y puede dañar a humanos y animales al impedir un suministro adecuado de oxígeno a los órganos y tejidos del cuerpo.
  • Óxido de azufre (SO2): Este gas se emite principalmente de la quema de combustibles fósiles en plantas de energía e instalaciones industriales. Puede reaccionar con el vapor de agua para formar ácido sulfúrico, que causa lluvia ácida.
  • Óxidos de nitrógeno (NOx): Un grupo de gases reactivos que incluye óxido nítrico (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2). Estos gases se emiten de actividades vehiculares e industriales y juegan un papel importante en la formación de ozono a nivel del suelo y smog.
  • Materia particulada (PM): La materia particulada son pequeñas partículas o gotitas suspendidas en el aire. La PM puede consistir en una variedad de sustancias, incluido polvo, hollín y gotitas líquidas.

Contaminantes secundarios

Los contaminantes secundarios no se emiten directamente. En cambio, se forman en la atmósfera a través de reacciones químicas de contaminantes primarios. Ejemplos incluyen:

  • Ozono (O3): A nivel del suelo, el ozono es perjudicial para la salud humana. Se forma por la reacción de NOx con compuestos orgánicos volátiles (VOC) en presencia de luz solar.
  • Ácido sulfúrico (H2SO4): Producido a partir de la oxidación del dióxido de azufre, es un componente principal de la lluvia ácida.
  • Aerosoles de nitrato y sulfato: Estas pequeñas partículas contribuyen a la contaminación del aire y pueden ser peligrosas para la salud. Se forman a través de complejas reacciones que involucran dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno.

Una representación visual importante de cómo contaminantes como NOx y VOC se convierten en ozono se muestra a continuación:

    NOx + VOCs + luz solar → O3
luz solar Nox VOC O3

Niebla

El smog es un tipo específico de contaminación del aire que es una presencia visible de partículas y otros contaminantes en el aire. Se clasifica principalmente en dos tipos: smog clásico y smog fotoquímico.

Humo clásico

El smog clásico, también conocido como "smog de Londres", es una neblina negro-marrón de aire causada principalmente por altas concentraciones de dióxido de azufre y materia particulada. Este tipo de smog fue particularmente problemático en ciudades industriales durante los siglos XIX y XX, cuando la quema de carbón era prevalente.

La composición química de la niebla clásica puede representarse de la siguiente manera:

    SO2 + PM → smog clásico

Smog fotoquímico

Este tipo de smog es más común en entornos urbanos modernos y es el resultado de la acción de la luz solar sobre óxidos de nitrógeno y compuestos orgánicos volátiles. El smog fotoquímico suele caracterizarse por una neblina marrón y es común en lugares con climas cálidos y abundante luz solar.

La formación de smog fotoquímico involucra una serie de reacciones complejas, incluyendo:

    NO2 + luz solar → NO + O
    O + O2 → O3

Esta secuencia puede resultar en un aumento de las concentraciones de ozono a nivel del suelo, lo cual puede conducir a smog.

Una representación visual de la formación de smog fotoquímico se ofrece a continuación:

luz solar No2 No O3

Efectos en la salud y el medio ambiente

Tanto los contaminantes del aire como el humo tienen un impacto significativo en la salud humana y el medio ambiente. Las consecuencias de la exposición a tales contaminantes son variadas.

Efectos sobre la salud

  • La exposición a altos niveles de CO puede reducir el suministro de oxígeno a los órganos y tejidos del cuerpo, causando síntomas como dolor de cabeza, mareos y, en casos severos, la muerte.
  • SO2 y NOx pueden causar problemas respiratorios tales como asma y bronquitis.
  • La materia particulada (PM) puede penetrar profundamente en los pulmones y causar enfermedades cardiovasculares y respiratorias.
  • Es beneficioso en la capa de ozono, pero es perjudicial a nivel del suelo y puede causar dolor en el pecho, tos y dolor de garganta.

Impacto ambiental

  • La contaminación del aire puede causar lluvia ácida, que tiene efectos nocivos sobre el suelo, los cuerpos de agua y la vegetación.
  • La niebla puede reducir la visibilidad y causar daños a cultivos, vegetación natural y materiales.
  • Los contaminantes del aire pueden destruir hábitats de vida silvestre y dañar la biodiversidad.
  • La exposición prolongada a ciertos contaminantes puede causar cambio climático.

Medidas de control

Abordar la contaminación del aire requiere una variedad de estrategias, desde medidas regulatorias hasta innovaciones tecnológicas. Algunas medidas comunes son las siguientes:

  • Regulación y legislación: Los gobiernos pueden imponer límites a las emisiones de vehículos y fuentes industriales.
  • Mejora tecnológica: Uso de tecnologías limpias y fuentes de energía renovable para reducir la dependencia de los combustibles fósiles.
  • Dispositivos de control de la contaminación: Implementación de filtros, depuradores y convertidores catalíticos para minimizar las emisiones.
  • Conciencia pública: Educar al público sobre las fuentes y peligros de la contaminación del aire promueve cambios de comportamiento que reducen la contaminación.

Conclusión

La contaminación del aire, particularmente en la forma de contaminantes del aire y smog, presenta amenazas significativas para el medio ambiente y la salud humana. Un entendimiento integral de la química detrás de la formación de estos contaminantes y el smog es crítico para estrategias efectivas de gestión y mitigación. La investigación continua y el compromiso social para reducir las emisiones y adoptar fuentes de energía limpia serán críticos para abordar los desafíos planteados por los contaminantes del aire y el smog.


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