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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Teoría de la velocidad de reacción


El estudio de las velocidades de reacción en la cinética química es fundamental para entender cómo ocurren y progresan las reacciones químicas. Las teorías de la velocidad de reacción tienen como objetivo explicar las velocidades a las que ocurren las reacciones químicas. En química física, estas teorías proporcionan información sobre las transiciones de la reactantes a productos y ayudan a predecir la cinética de la reacción bajo diversas condiciones.

Importancia de las teorías de velocidad de reacción

Las teorías de la velocidad de reacción son importantes porque permiten a los químicos predecir la velocidad de una reacción, lo cual es esencial en procesos industriales, farmacología y ciencia ambiental. Al comprender estas teorías, se pueden controlar las condiciones de reacción para optimizar el rendimiento de los productos deseados. Además, proporcionan una comprensión a nivel molecular de los mecanismos de reacción y cambios de energía.

Conceptos básicos en la velocidad de reacción

Una reacción química ocurre cuando los reactivos se transforman en productos. La velocidad de este cambio es la velocidad de reacción, generalmente expresada como el cambio en la concentración del reactivo o producto por unidad de tiempo. La forma general de la velocidad de reacción se puede expresar como:

        Velocidad = - (d[R]/dt) = (d[P]/dt)

donde [R] y [P] son las concentraciones de reactivos y productos, respectivamente.

Factores que afectan la velocidad de reacción

Varios factores afectan la velocidad de reacción:

  • Concentración de reactivos: Generalmente, una mayor concentración de reactivos conduce a una mayor velocidad de reacción.
  • Temperatura: Aumentar la temperatura generalmente aumenta la velocidad de reacción.
  • Presencia de un catalizador: Los catalizadores disminuyen la energía de activación y aumentan la velocidad de reacción sin ser consumidos.
  • Superficie: Para reacciones que involucran sólidos, una mayor superficie puede acelerar la reacción.

Teoría de colisiones

La teoría de colisiones es uno de los modelos más simples para explicar la cinética de reacción. Asume que para que ocurra una reacción, las moléculas de los reactivos deben chocar con energía suficiente y en la orientación adecuada. Este umbral de energía se llama energía de activación (E_a).

Reactivo A Reactivo B Orientación adecuada suficiente energía

Según la teoría de colisiones, la velocidad de reacción es proporcional al número de colisiones exitosas. Sin embargo, no tiene en cuenta todos los fenómenos observados en las reacciones químicas.

Teoría del estado de transición

La teoría del estado de transición (TST), también conocida como teoría del complejo activado, proporciona un enfoque más detallado que la teoría de colisiones. Sugiere que se forma un intermedio transitorio, conocido como estado de transición o complejo activado, durante la reacción. La energía requerida para alcanzar este estado de transición desde los reactivos es la energía de activación.

Reactivos Productos Estado de transición Energía de activación, E_a

La teoría del estado de transición tiene en cuenta la barrera de energía que debe superarse para transformar los reactivos en productos. La velocidad de reacción se puede describir mediante la ecuación de Arrhenius:

        k = a * exp(-E_a / (r * t))

donde k es la constante de velocidad, A es el factor pre-exponencial, R es la constante de los gases y T es la temperatura en Kelvin.

Ecuación de Arrhenius y dependencia de la temperatura

La ecuación de Arrhenius proporciona una relación entre la constante de velocidad (k) y la temperatura al introducir el concepto de energía de activación. Esto ayuda a los químicos a entender cómo cambian las velocidades de reacción con la temperatura, lo que es particularmente útil para predecir y controlar reacciones.

K versus 1/T Baja T Alta T

Superficie de energía potencial

En reacciones complejas, las superficies de energía potencial (PES) representan el paisaje energético de una reacción química. Describen los cambios de energía a medida que las moléculas se aproximan, forman un estado de transición y se transforman en productos. Las PES proporcionan una herramienta visual y matemática para comprender cómo avanzan las reacciones a través de diferentes caminos.

Reactivos Productos Estado de transición

Un ejemplo práctico: el proceso Haber

Consideremos el proceso Haber para la síntesis de amoníaco, donde el nitrógeno y el hidrógeno gaseosos reaccionan:

        N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g)

Esta reacción es catalizada por hierro a alta temperatura y presión. Comprender los principios de la velocidad de reacción ayuda a optimizar las condiciones, aumentando la eficiencia y el rendimiento.

Conclusión

Las teorías de la velocidad de reacción son herramientas invaluables para químicos e ingenieros químicos, proporcionando un entendimiento más profundo de cómo ocurren las reacciones y cómo controlarlas. Desde la teoría de colisiones básica hasta teorías más complejas como la teoría del estado de transición y superficies de energía potencial, estas teorías explican los fenómenos microscópicos que gobiernan las observaciones macroscópicas. Al aplicar estos conceptos, se pueden diseñar y optimizar reacciones para una variedad de aplicaciones, desde procesos industriales hasta sistemas biológicos.


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