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 Atmosférica


La química atmosférica es una rama de la química ambiental que se centra en la composición química de la atmósfera terrestre y las reacciones que ocurren en ella. La atmósfera es una mezcla compleja de gases, aerosoles y partículas suspendidas, y desempeña un papel vital en el soporte de la vida en la Tierra. Comprender la química atmosférica es esencial para abordar desafíos relacionados con la contaminación del aire, el cambio climático y la destrucción del ozono.

Componentes de la atmósfera

La atmósfera está compuesta principalmente de nitrógeno ( N 2 ) y oxígeno ( O 2 ), que juntos conforman aproximadamente el 99% del volumen de la atmósfera. Otros gases importantes incluyen:

  • Argón ( Ar )
  • Dióxido de carbono ( CO 2 )
  • Metano ( CH 4 )
  • Óxido nitroso ( N 2 O )
  • Ozono ( O 3 )
  • Vapor de agua ( H 2 O )

Estos gases tienen diferentes efectos en los procesos atmosféricos. Por ejemplo, el dióxido de carbono y el metano son gases de efecto invernadero que atrapan el calor, contribuyendo al efecto invernadero y al cambio climático.

Reacciones químicas en la atmósfera

Numerosas reacciones químicas ocurren en la atmósfera, muchas de las cuales son impulsadas por la presencia de la luz solar. Estas reacciones a menudo involucran radicales, que son moléculas altamente reactivas con electrones desapareados.

Reacciones fotoquímicas

Uno de los conjuntos de reacciones más importantes en la química atmosférica son las reacciones fotoquímicas, que son desencadenadas por la luz solar. Un ejemplo de esto es la formación de ozono en la estratosfera:

O 2 + Hv → 2O
O + O 2 → O 3

En estas reacciones, la radiación ultravioleta (UV) descompone el oxígeno molecular en átomos individuales de oxígeno, que luego reaccionan con otras moléculas de oxígeno para formar ozono. Esta capa de ozono es esencial para proteger la superficie de la Tierra de la dañina radiación UV.

Radiación ultravioleta O 2 → O + O O + O 2 → O 3

Contaminación del aire

La contaminación del aire se produce cuando sustancias nocivas son liberadas en la atmósfera, afectando negativamente la salud humana, los ecosistemas y el clima. Los contaminantes comunes del aire incluyen:

  • Óxido de azufre ( SO 2 )
  • Óxidos de nitrógeno ( NO y NO 2 )
  • Material particulado (por ejemplo, PM 2.5 y PM 10 )
  • Monóxido de carbono ( CO )
  • Compuestos Orgánicos Volátiles (VOCs)

Ejemplo: Formación de lluvia ácida

La lluvia ácida es el resultado de la contaminación del aire. Se forma cuando el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno reaccionan con el vapor de agua en presencia de oxígeno para formar ácidos sulfúrico y nítrico:

2SO 2 + 2H 2 O + O 2 → 2H 2 SO 4
4NO 2 + 2H 2 O + O 2 → 4HNO 3

Estos ácidos pueden acumularse en la superficie terrestre, causando daños ambientales, como la acidificación de lagos y suelos y dañando la vida silvestre.

SO 2 + H 2 O + O 2 → H 2 SO 4

Cambio climático y efecto invernadero

El efecto invernadero es un fenómeno natural en el cual ciertos gases en la atmósfera terrestre atrapan el calor, manteniendo el planeta lo suficientemente cálido para la vida. Sin embargo, las actividades humanas han exacerbado este efecto aumentando la concentración de gases de efecto invernadero, resultando en el calentamiento global y el cambio climático.

Principales gases de efecto invernadero

  • Dióxido de carbono ( CO 2 )
  • Metano ( CH 4 )
  • Óxido nitroso ( N 2 O )
  • Vapor de agua ( H 2 O )
  • Ozono ( O 3 )

Estos gases absorben la radiación infrarroja emitida desde la superficie de la Tierra y la reflejan de vuelta, impidiendo que el calor escape al espacio.

Luz solar Superficie de la Tierra Radiación infrarroja

El dióxido de carbono es emitido por la quema de combustibles fósiles, mientras que el metano es producido por prácticas agrícolas y la descomposición de residuos orgánicos. El óxido nitroso es emitido por fertilizantes y otras fuentes.

Agujero en la capa de ozono

La capa de ozono ubicada en la estratosfera es importante para absorber la mayor parte de la radiación ultravioleta dañina del sol. Sin embargo, esta capa protectora ha sido degradada debido a las actividades humanas.

Papel de los CFCs

Los clorofluorocarbonos (CFCs) fueron ampliamente utilizados como refrigerantes y propulsores, hasta que se descubrió que destruyen la capa de ozono. Los CFCs liberados en la atmósfera finalmente llegan a la estratosfera, donde son descompuestos por la radiación UV, liberando átomos de cloro:

CFCl3 + UV → CFCl2 + Cl

Estos átomos de cloro catalizan la destrucción de moléculas de ozono:

Cl + O 3 → ClO + O 2
2ClO + O → 3Cl + O 2

Este ciclo continúa, con cada átomo de cloro capaz de destruir miles de moléculas de ozono.

CFC + radiación UV → Cl Cl + O 3 → ClO + O 2

Medición y monitoreo

Monitorizar la composición atmosférica es importante para entender los cambios y sus impactos. Se utilizan diversas técnicas, incluyendo observaciones satelitales, estaciones de monitoreo terrestres y métodos de muestreo de aire.

Tecnología de ejemplo: Teledetección

La teledetección involucra el uso de satélites para recopilar datos sobre los gases atmosféricos desde el espacio. Estos satélites utilizan instrumentos para medir el espectro de la luz solar y la radiación emitida desde la superficie y la atmósfera de la Tierra, permitiendo a los científicos determinar las concentraciones de varios gases.

Al analizar estas mediciones, los investigadores pueden seguir las tendencias en los niveles de gases de efecto invernadero, las concentraciones de ozono y la distribución de contaminantes del aire a nivel global.

Conclusión

La química atmosférica es un campo dinámico e importante de estudio en la ciencia ambiental. Nos ayuda a comprender cómo los procesos químicos en la atmósfera afectan el clima de la Tierra, la calidad del aire y los ecosistemas. A medida que continuamos enfrentando desafíos ambientales globales, el conocimiento de la química atmosférica será crítico para desarrollar estrategias para mitigar y adaptarse a los cambios en nuestro ambiente.


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