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 Ambiental


La química ambiental es una rama de la química que se centra en los procesos químicos que ocurren en el medio ambiente. Implica entender cómo los productos químicos se mueven y afectan los componentes de la Tierra, incluyendo el aire, el agua, el suelo y los organismos vivos que sostienen. Este estudio es importante porque nos ayuda a comprender la contaminación, sus efectos en los ecosistemas naturales y las estrategias para su remediación.

Conceptos básicos

Los fundamentos de la química ambiental se basan en varios conceptos clave:

  • Ciclos biogeoquímicos: Son ciclos naturales que circulan elementos y compuestos esenciales a través de un ecosistema. Ejemplos son el ciclo del carbono, el ciclo del nitrógeno y el ciclo del agua.
  • Química atmosférica: Esto implica el estudio de la composición química de la atmósfera de la Tierra y las reacciones que ocurren dentro de ella.
  • Química acuática: Se centra en los procesos químicos en los cuerpos de agua, considerando las interacciones entre diferentes sustancias químicas y la vida acuática.
  • Química del suelo: Implica el estudio de las interacciones químicas en el suelo y cómo afectan el crecimiento de las plantas, la fertilidad del suelo y el medio ambiente.

Ejemplo visual de un ciclo biogeoquímico

océano Nubes tierra Lluvia

Contaminación del aire y química atmosférica

La contaminación del aire es un aspecto importante de la química ambiental. Implica la emisión de sustancias nocivas en la atmósfera debido a actividades naturales o antropogénicas. Los contaminantes del aire comunes incluyen:

  • Dióxido de carbono (CO2): Producido por la quema de combustibles fósiles y es un gas de efecto invernadero importante.
  • Dióxido de azufre (SO2): Emitido por las centrales eléctricas y causa lluvia ácida.
  • Óxidos de nitrógeno (NOx): Son emitidos por los automóviles y causan smog.
  • Compuestos orgánicos volátiles (COVs): Pueden causar la formación de ozono y smog a nivel del suelo.

Entender la química detrás de estos contaminantes es importante para desarrollar formas de reducir las emisiones y minimizar su impacto. Por ejemplo:

SO 2 + H 2 O → H 2 SO 3
2NO3 + O2 → 2NO3
NO2 + hv (luz solar) → NO + O
O + O2 → O3 (formación de ozono)

Química acuática

La calidad del agua es una preocupación ambiental importante que afecta tanto la salud humana como la integridad del ecosistema. La química acuática examina las características químicas de los cuerpos de agua naturales como ríos, lagos y océanos. Los parámetros clave a considerar incluyen:

  • Nivel de pH: Indica la acidez o alcalinidad del agua. El agua normal tiene un nivel de pH neutro de alrededor de 7.
  • Oxígeno disuelto: Esencial para la vida acuática. Niveles bajos indican contaminación.
  • Dureza: Determinada por los iones de calcio y magnesio en el agua. Una alta dureza puede afectar los procesos industriales.
  • Concentración de nutrientes: Niveles altos de nutrientes por escorrentía agrícola pueden causar eutrofización.

Por ejemplo, las reacciones químicas que ocurren en el agua pueden afectar la forma y toxicidad de los contaminantes. Una de esas reacciones involucra amoníaco y oxígeno:

NH3 + O2 → NO2- + 3H+ + 2e-

Química del suelo

El suelo es un componente esencial del medio ambiente, y la química del suelo desempeña un papel vital en determinar su salud y productividad. La química del suelo implica el análisis de la estructura del suelo, nutrientes y contaminantes. Las áreas principales de interés son las siguientes:

  • pH: El pH del suelo afecta la disponibilidad de nutrientes para las plantas. La mayoría de las plantas prefieren un pH ligeramente ácido a neutro (6-7).
  • Materia orgánica: La materia orgánica es importante para la fertilidad y estructura del suelo.
  • Capacidad de intercambio catiónico (CEC): Afecta la capacidad del suelo para retener y liberar nutrientes.
  • Contaminantes: Los pesticidas y metales pesados pueden acumularse en el suelo, afectando su calidad y causando bioacumulación.

Un ejemplo de actividad química del suelo es el intercambio de iones en minerales de arcilla:

K-suelo + NH4+ ⇌ NH4- suelo + K+

Química verde

La química verde es un campo de la química ambiental que se centra en el diseño de productos y procesos que minimizan el impacto sobre el medio ambiente. Este concepto es esencial para encontrar soluciones sostenibles para la fabricación, uso y eliminación de productos químicos. Los principios de la química verde incluyen:

  • Prevención: Evitar la generación de residuos en lugar de tratarlos después de que se han generado.
  • Economía atómica: Diseñar procesos para maximizar la inclusión de todos los materiales utilizados en el producto final.
  • Síntesis química menos peligrosa: Diseñar productos y procesos más seguros.
  • Uso de materias primas renovables: Preferir materias primas renovables sobre las agotables.
  • Diseño para la descomposición: Asegurarse de que los productos se descompongan en sustancias no dañinas al final de su vida útil.

Un desafío y práctica de la química verde podría implicar una reacción eficiente, como:

2Fe2S3 + 9O2 → 2Fe2O3 + 6SO2

Conclusión

La química ambiental juega un papel vital en la comprensión y solución de los desafíos ecológicos modernos. Al aprender más sobre las interacciones de los productos químicos con el aire, el agua, el suelo y los organismos vivos, podemos prepararnos mejor para desarrollar soluciones a los problemas ambientales. La química verde ofrece un camino prometedor para diseñar procesos y productos que sean respetuosos con el medio ambiente. A medida que avanzamos hacia el futuro, la integración de prácticas sostenibles en los procesos químicos se convertirá en una necesidad para proteger y mejorar nuestro mundo natural para las generaciones venideras.


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