Doctorado
  1. Química inorgánica  1.1. Química de coordinación  1.1.1. Teoría del campo de ligandos  1.1.2. Teoría del campo de cristales  1.1.3. Teoría del Orbital Molecular para Compuestos de Coordinación  1.1.4. Estabilidad de los compuestos de coordinación  1.1.5. Espectros electrónicos de compuestos de coordinación  1.1.6. Isomería en Compuestos de Coordinación  1.1.7. Cinética y mecanismo de reacciones de coordinación  1.2. Química Organometálica  1.2.1. Carbonilos Metálicos  1.2.2. Alquilo y arilo metálico  1.2.3. Carbenos de Fischer y Schrock  1.2.4. Añadido Oxidativo y Eliminación Reductiva  1.2.5. Hidruros Metálicos  1.2.6. Catalysis por compuestos organometálicos  1.2.7. Metalocénicos y Complejos Sandwich  1.2.8. CH activation  1.3. Química del estado sólido  1.3.1. Estructuras y redes cristalinas  1.3.2. Teoría de bandas y propiedades eléctricas  1.3.3. Defectos en el cristal  1.3.4. Síntesis de materiales en estado sólido  1.3.5. Propiedades magnéticas y ópticas de los sólidos  1.3.6. Superconductividad  1.3.7. Ionics de estado sólido  1.4. Química bio-inorgánica  1.4.1. Metaloproteínas y enzimas  1.4.2. Transporte y almacenamiento de iones metálicos  1.4.3. El papel de los metales en la medicina  1.4.4. Catalización bioinspirada  1.4.5. Interacciones Metal-ADN  1.4.6. Complejos metálicos en la ciencia médica  1.5. Lantánidos y actínidos  1.5.1. Configuración electrónica y estados de oxidación en lantánidos y actínidos  1.5.2. Propiedades Espectrales y Magnéticas en Lantánidos y Actínidos  1.5.3. Separación y Extracción de Lantánidos y Actínidos  1.5.4. Química de coordinación de los elementos del bloque f  1.6. Main Group Chemistry  1.6.1. Química de los compuestos de boro  1.6.2. Química de los compuestos de silicio y germanio  1.6.3. Química de los Compuestos de Fósforo y Azufre  1.6.4. Química organosilícica  1.6.5. Química de Gases Nobles
  2. Química orgánica  2.1. Mecanismo de reacción  2.1.1. Reacciones de sustitución nucleofílica  2.1.2. Reacciones de adición y sustitución electrofílica  2.1.3. Reacciones de eliminación  2.1.4. Reacciones de reordenamiento  2.1.5. Reacciones radicales  2.1.6. Reacciones Pericíclicas  2.1.7. Reacciones fotoquímicas  2.2. Estereoscópico  2.2.1. Quiralidad y actividad óptica  2.2.2. Análisis estructural  2.2.3. Efectos estereolectrónicos  2.2.4. Síntesis asimétrica  2.2.5. Estereoquímica dinámica  2.3. Química Organometálica en la Síntesis Orgánica  2.3.1. Reactivos de organolitio y organomagnesio  2.3.2. Reacciones de acoplamiento catalizadas por metales de transición  2.3.3. Reacciones catalizadas por paladio  2.3.4. Metátesis de olefinas  2.3.5. Catalización de oro y plata  2.4. Química de productos naturales  2.4.1. Alcaloides y terpenoides  2.4.2. Esteroides y Flavonoides  2.4.3. Síntesis total de productos naturales  2.4.4. Biosíntesis de productos naturales  2.5. Química Supramolecular  2.5.1. Química huésped-invitado  2.5.2. Autoensamblaje y reconocimiento molecular  2.5.3. Catalisis Supramolecular  2.5.4. Máquinas moleculares
  3. Química Física  3.1. T termodinámica  3.1.1. Leyes de la Termodinámica  3.1.2. Potencial Químico y Equilibrio  3.1.3. Termodinámica estadística  3.1.4. Termodinámica de no equilibrio  3.2. Química Cuántica  3.2.1. Ecuación de Schrödinger y sus aplicaciones  3.2.2. Teoría de orbitales moleculares  3.2.3. Teoría del funcional de la densidad  3.2.4. Métodos post-Hartree–Fock  3.3. Cinética química  3.3.1. Teoría de la velocidad de reacción  3.3.2. Mechanism and rate laws  3.3.3. Catalisis y cinética enzimática  3.3.4. Dinámica de reacción  3.4. Espectroscopía y estructura molecular  3.4.1. Espectroscopia Infrarroja  3.4.2. Espectroscopia UV-visible  3.4.3. Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear  3.4.4. Espectrometría de Masas  3.4.5. Espectroscopía Raman  3.5. Química de Superficies y Coloides  3.5.1. Absorción y Catálisis  3.5.2. Surfactantes y micelas  3.5.3. Estabilidad Coloidal  3.5.4. Nanomateriales e Interfaces
  4. Química analítica  4.1. Cromatografía  4.1.1. Cromatografía de Gases  4.1.2. Cromatografía Líquida de Alta Eficiencia  4.1.3. Cromatografía en Capa Fina  4.1.4. Cromatografía iónica  4.2. Técnicas electroanalíticas  4.2.1. Voltametría y Polarografía  4.2.2. Conductometría y potenciometría  4.2.3. Colometría  4.3. Métodos Espectroscópicos  4.3.1. Espectroscopía de absorción atómica  4.3.2. Espectroscopía de Fluorescencia  4.3.3. Difracción de rayos X  4.3.4. Espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica  4.4. Quimiometría  4.4.1. Procesamiento de datos y métodos estadísticos  4.4.2. Análisis multidisciplinario  4.4.3. Aprendizaje Automático en Química Analítica
  5. Química Teórica y Computacional  5.1. Simulación de dinámica molecular  5.2. Métodos de química cuántica  5.3. Diseño de fármacos computacional  5.4. Aprendizaje automático en química  5.5. Dinámica molecular ab initio
  6. Biofísica y Química Medicinal  6.1. Descubrimiento y diseño de fármacos  6.2. Cinética enzimática e inhibición  6.3. Enfoque de biología química  6.4. Interacciones proteína-ligando  6.5. Química bioortogonal
  7. Química de materiales  7.1. Química de polímeros  7.1.1. Mecanismo de polimerización  7.1.2. Polímeros Funcionales  7.1.3. Polímero Biodegradable  7.1.4. Polímeros conductores y semiconductores  7.2. Nanoquímica  7.2.1. Nanopartículas y nanoestructuras  7.2.2. Nanomateriales basados en carbono  7.2.3. Quantum dots  7.3. Química Energética y Ambiental  7.3.1. Química de Baterías y Pilas de Combustible  7.3.2. Química verde y materiales sostenibles  7.3.3. Fotocatálisis

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Química Organometálica


Introducción

La química organometálica es una rama de la química que estudia los compuestos químicos que contienen enlaces entre el carbono y un metal. Estos compuestos, conocidos como compuestos organometálicos, se utilizan ampliamente en una variedad de aplicaciones industriales y científicas. El metal en la química organometálica puede ser un metal de transición, como el hierro o el níquel, o un metaloide, como el silicio o el boro. Comprender los principios y las reacciones de los compuestos organometálicos es importante para los avances en catálisis, ciencia de materiales y síntesis orgánica.

Antecedentes históricos

El desarrollo de la química organometálica tiene sus raíces a principios del siglo XIX. El primer compuesto organometálico, C 2 H 5 Na (etil sodio), fue sintetizado por Edward Frankland en 1849. Este descubrimiento sentó las bases para una mayor exploración de las propiedades únicas de los compuestos organometálicos. El campo ha evolucionado considerablemente desde entonces, incluyendo el descubrimiento de Zeise's salt (K[PtCl 3 (C 2 H 4 )], uno de los primeros complejos de alqueno de metal de transición conocidos.

Conceptos clave en la Química Organometálica

La química organometálica se caracteriza por varios conceptos clave que definen su alcance e implicaciones tecnológicas.

Enlace metal-carbono

La característica definitoria de los compuestos organometálicos es el enlace metal-carbono (MC). Este enlace puede formarse a través de una variedad de mecanismos, incluyendo el enlace covalente, las interacciones iónicas o la coordinación. La naturaleza del enlace MC afecta significativamente la reactividad y estabilidad de los compuestos organometálicos.

Conteo de electrones

El conteo de electrones es un ejercicio importante en la química organometálica, proporcionando información sobre la estructura electrónica y la reactividad de los compuestos. La estabilidad de los compuestos organometálicos a menudo se relaciona con la regla de los 18 electrones, que establece que los compuestos con 18 electrones de valencia son estables debido a la complementariedad completa de los orbitales d.

Ligandos en la química organometálica

Los ligandos son átomos o grupos de átomos que donan electrones a un centro metálico. En la química organometálica, los ligandos incluyen entidades basadas en carbono, como alquenos, alquinos e iones de ciclopentadienilo. Cada tipo de ligando aporta propiedades únicas al compuesto organometálico, lo que afecta su reactividad y aplicaciones.

Reacciones Organometálicas

Los compuestos organometálicos participan en una amplia variedad de reacciones. Estas reacciones son importantes para aplicaciones sintéticas, especialmente en la química orgánica y de polímeros.

Reacciones de inserción

RM + XY → RXMY

En las reacciones de inserción, la molécula se inserta en el enlace M-C, transformando así el compuesto. Este es un camino común en los procesos catalíticos. Un ejemplo clásico es la inserción de monóxido de carbono en un enlace metal-carbono, formando un complejo acil.

Adición Oxidativa y Eliminación Reductiva

Adición Oxidativa: M + XY → XMY Eliminación Reductiva: XMY → M + XY

Estas reacciones son fundamentales en los ciclos catalíticos. La adición oxidativa implica un aumento en el estado de oxidación del metal, mientras que la eliminación reductiva implica una disminución. Estas reacciones permiten transformaciones centrales en aplicaciones industriales, incluida la formación de enlaces carbono-carbono.

Aplicaciones de la Química Organometálica

La química organometálica tiene una amplia gama de aplicaciones industriales e investigativas. Comprender estas aplicaciones destaca la importancia de los compuestos organometálicos en el avance de la tecnología y la ciencia.

Catálisis

Los compuestos organometálicos son importantes catalizadores en procesos como la polimerización de olefinas, la carbonilación y la hidrogenación. El catalizador Ziegler-Natta, un compuesto organometálico a base de titanio, revolucionó la producción de polietileno y polipropileno.

Física

En la ciencia de materiales, los compuestos organometálicos se utilizan para crear materiales avanzados con propiedades especiales. Los precursores organometálicos se utilizan en la deposición química de vapor para fabricar películas delgadas para semiconductores, células solares y revestimientos de superficies.

Síntesis orgánica

Los reactivos organometálicos, como los reactivos de Grignard y los compuestos organolitio, son herramientas esenciales en la síntesis orgánica. Permiten la formación de enlaces carbono-carbono, facilitando la síntesis de moléculas orgánicas complejas.

Desafíos y perspectivas futuras

A pesar de los avances significativos en la química organometálica, persisten desafíos. La estabilidad y la sensibilidad a la humedad y al aire limitan las aplicaciones prácticas de muchos compuestos organometálicos. La investigación en curso tiene como objetivo desarrollar compuestos más robustos y procesos sostenibles.

Conclusión

La química organometálica es un campo dinámico que tiene un profundo impacto en muchas disciplinas científicas e industriales. Al comprender los principios de los enlaces metal-carbono, los conteos de electrones y el comportamiento de los ligandos, los químicos pueden utilizar la reactividad de los compuestos organometálicos para impulsar la innovación en catálisis, ciencia de materiales y síntesis orgánica. La investigación y el desarrollo continuos sin duda expandirán los horizontes de la química organometálica, trayendo nuevas posibilidades y soluciones a los desafíos futuros.

Ejemplo Visual

A continuación se presentan algunos ejemplos de compuestos organometálicos y reacciones:

Figura 1: Diagrama simplificado de la estructura de Ferroceno, mostrando un compuesto de sándwich compuesto por dos iones de ciclopentadienilo unidos a un átomo de hierro central.

paso 1 paso 2 paso 3 paso 4

Figura 2: Diagrama de un ciclo catalítico general, destacando los pasos involucrados en un proceso de reacción mediada por un metal.


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