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 del estado sólido


La química del estado sólido, también conocida como química de materiales, es el estudio de la síntesis, estructura y propiedades de las sustancias del estado sólido. Este campo de la química se encuentra en la intersección de la química, la física y la ingeniería, e involucra el estudio de cómo la disposición atómica y molecular de los sólidos se relaciona con sus propiedades macroscópicas.

Fundamentos de la química del estado sólido

El estado sólido se refiere al estado de la materia en el que los átomos o moléculas están dispuestos en una estructura fija. A diferencia de los gases o líquidos, los átomos en los sólidos tienen posiciones fijas entre sí, aunque pueden vibrar alrededor de estos puntos fijos. Esta relación fija lleva a la rigidez de los sólidos.

Los sólidos se clasifican principalmente en dos categorías:

  • Sólidos cristalinos: Estos tienen una disposición ordenada y repetida de átomos a lo largo de largas distancias. Ejemplos incluyen NaCl (sal de mesa) y diamantes.
  • Sólidos amorfos: Estos no tienen una estructura ordenada de largo alcance. Ejemplos incluyen vidrios y muchos polímeros.

Estructura cristalina

La disposición de átomos en sólidos cristalinos se conoce como estructura cristalina. Comprender la estructura cristalina es importante en la química del estado sólido porque ayuda a explicar muchas de las propiedades y comportamientos de la materia sólida.

Los términos esenciales relacionados con la estructura cristalina incluyen:

  • Celda unitaria: La unidad repetitiva más pequeña de una red cristalina que puede ensamblarse para recrear la estructura completa.
  • Red: Disposición geométrica regular de puntos en el espacio cristalino.
  • Número de coordinación: El número de átomos que rodean directamente a un átomo dado en un cristal.

Ejemplo visual: Red cúbica

Tipos de sistemas cristalinos

Siete sistemas cristalinos proporcionan una clasificación basada en los diferentes contenidos de simetría posibles y las dimensiones de las celdas unitarias:

  • Cubo
  • Cuadrado
  • Ortorrómbico
  • Hexagonal
  • Tikona
  • Monoclínico
  • Triclínico

Ejemplo del sistema cúbico

En el sistema cristalino cúbico, los tres bordes de la celda unitaria (a, b, c) son iguales, y los ángulos entre estos bordes son todos de 90 grados. Un ejemplo clásico de la simetría cúbica es la estructura del cloruro de sodio (NaCl).

Propiedades electrónicas

En la química del estado sólido, las propiedades electrónicas son muy importantes. La naturaleza del enlace y la disposición de los átomos afectan cómo se distribuyen los electrones en el sólido. Algunas propiedades a considerar son:

  • Conductividad: Qué tan fácilmente los electrones pueden moverse a través de un material.
  • Gap de banda: Diferencia de energía entre la banda de valencia y la banda de conducción.
  • Semiconductores: Materiales que tienen un nivel intermedio de conductividad eléctrica.

Ejemplo visual: Estructura de bandas de un semiconductor

banda de conducción banda de valencia gap de banda

Defectos en sólidos

En materiales del mundo real, las imperfecciones o defectos son comunes y en realidad juegan un papel importante en la determinación de las propiedades del material. Tipos de defectos incluyen:

  • Defectos puntuales: Estos incluyen vacantes (átomos faltantes) e intersticiales (átomos adicionales colocados en la estructura).
  • Defectos lineales: También conocidos como dislocaciones, estos surgen a lo largo de una línea en la red cristalina.
  • Defectos de plano: Involucran perturbaciones en las superficies planas de un sólido.

Aplicaciones de la química del estado sólido

La química del estado sólido es fundamental para el desarrollo de nuevos materiales con propiedades y funciones específicas. Algunas aplicaciones incluyen:

  • Electrónica: Comprender los semiconductores e aislantes es importante para la fabricación de componentes electrónicos.
  • Energía renovable: Desarrollo de materiales para celdas solares y baterías.
  • Materiales estructurales: Diseño de materiales de alta resistencia y durabilidad para la construcción y fabricación.

Direcciones futuras

El futuro de la química del estado sólido está dirigido hacia el diseño de materiales con propiedades optimizadas. Los avances en la química computacional permiten a los investigadores predecir la estructura y propiedades de nuevos materiales antes de que se realicen artificialmente.

Conclusión

La química del estado sólido juega un papel vital en la comprensión y aplicación tecnológica de los materiales. Al investigar la relación entre la estructura atómica y las propiedades macroscópicas, los químicos pueden desarrollar materiales innovadores para una amplia gama de aplicaciones prácticas. A medida que la tecnología sigue avanzando, la importancia de la química del estado sólido para impulsar el progreso solo aumentará.


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