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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Espectroscopia Infrarroja


La espectroscopia infrarroja (IR) es una poderosa técnica analítica utilizada en química para identificar y estudiar químicos. Este método de espectroscopia explota el hecho de que las moléculas absorben frecuencias específicas de luz infrarroja, lo que provoca transiciones vibracionales dentro de las moléculas. Estas absorciones, que ocurren a frecuencias específicas, hacen de la espectroscopia IR una herramienta integral en el campo del análisis químico para determinar estructuras moleculares.

Principios básicos

La espectroscopia infrarroja detecta la interacción de la radiación infrarroja con la materia. La idea básica es que cuando se ilumina una muestra con luz infrarroja, ciertas longitudes de onda de luz son absorbidas por la muestra. Estas absorciones corresponden a diferentes estados vibracionales en las moléculas.

El espectro infrarrojo es un gráfico que muestra la absorbancia (o transmitancia) de luz frente a su frecuencia. El espectro IR generalmente varía de unos 4000 cm -1 a 400 cm -1, donde la frecuencia se mide en números de onda, que es el recíproco de la longitud de onda, y representa el número de ciclos de onda en un centímetro.

Número de onda (cm -1) = 1 / longitud de onda (cm)

Vibraciones moleculares

Las vibraciones moleculares son movimientos que cambian la forma de una molécula a través del desplazamiento atómico. Hay dos categorías principales de vibraciones moleculares:

  • Estiramiento: implica un cambio en la longitud del enlace.
  • Flexión: implica un cambio en el ángulo del enlace.

En general, la vibración de estiramiento requiere más energía que el movimiento de flexión.

Para moléculas diatómicas simples, AB, se pueden observar dos tipos principales de estiramiento en el infrarrojo:

  • Estiramiento isométrico
  • Estiramiento asimétrico
estiramiento isométrico

En moléculas más complejas, los modos vibracionales pueden involucrar grupos de átomos en movimiento en lugar de solo dos, produciendo espectros IR más complejos y permitiendo detalles más finos en la determinación estructural.

Preparación de muestras y equipo

La espectroscopia infrarroja puede usarse con sólidos, líquidos o gases. La preparación de la muestra depende del estado de la materia, las propiedades físicas de la muestra y los datos deseados del análisis. Generalmente, las muestras sólidas deben prensarse en forma de pastillas, generalmente con bromuro de potasio (KBr), o hacerse en películas delgadas, mientras que las muestras líquidas pueden colocarse entre dos placas salinas translúcidas al IR, a menudo hechas de cloruro de sodio (NaCl).

Los componentes principales de un espectrómetro infrarrojo son una fuente de luz, un monocromador para seleccionar longitudes de onda específicas, una celda de muestra y un detector. La espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), que produce un interferograma utilizando un interferómetro, es la técnica moderna de elección debido a sus ventajas en relación señal-ruido y velocidad de adquisición de datos.

Aplicaciones y análisis

Una de las aplicaciones fundamentales de la espectroscopia IR es identificar grupos funcionales en compuestos orgánicos. Diferentes grupos funcionales absorben frecuencias específicas de radiación IR:

  • CH estiramiento: alrededor de 2900 cm -1
  • C=O estiramiento: alrededor de 1700 cm -1
  • OH estiramiento: alrededor de 3300 cm -1
OH estiramiento C=O estiramiento CH estiramiento

Al analizar el espectro IR de una muestra, los químicos pueden entender la presencia de grupos funcionales particulares e inferir información estructural sobre el compuesto. Los espectros complejos pueden requerir un análisis adicional utilizando una base de datos de espectros conocidos para inferir la estructura de la muestra.

Ejemplos y estudios de caso

Considere el espectro del etanol. El espectro IR del etanol muestra picos característicos para el estiramiento OH (alrededor de 3300 cm -1), el estiramiento CH (alrededor de 2900 cm -1), y el estiramiento CO (alrededor de 1050 cm -1). La estructura del etanol puede confirmarse comparando este espectro con compuestos conocidos.

Moléculas complejas y espectros IR

Las moléculas más complejas, como proteínas o polímeros, tienen espectros IR correspondientemente más complejos. Por ejemplo, los enlaces peptídicos en proteínas producen varias bandas de absorción colectivamente conocidas como bandas amida. Estas bandas proporcionan información sobre la estructura secundaria de la proteína, como hélices alfa y láminas beta.

Los polímeros, que son cadenas largas de unidades repetitivas, muestran picos dependiendo del tipo de enlaces presentes en su estructura. Por ejemplo, el polietileno muestra bandas fuertes de estiramiento y flexión C-H.

Avances y direcciones futuras

Los avances modernos en espectroscopia infrarroja se han centrado en mejorar la resolución y la sensibilidad. Técnicas como la reflectancia total atenuada (ATR) y la reflectancia difusa han ampliado las capacidades de la espectroscopia IR convencional al reducir los procedimientos de preparación de muestras y permitir el análisis directo de muestras sólidas.

Otra área emergente es la integración de bases de datos computarizadas y software de análisis espectral, que ayuda a identificar rápida y precisamente compuestos desconocidos utilizando el reconocimiento de patrones y la determinación automatizada de picos.

Conclusión

La espectroscopia infrarroja es una herramienta analítica fundamental en la química física. Su capacidad para identificar grupos funcionales y extraer información sobre la estructura molecular la hace indispensable tanto en aplicaciones de investigación como industriales. A medida que la tecnología avanza, el campo de la espectroscopia infrarroja seguirá creciendo, proporcionando conocimientos más profundos sobre el comportamiento molecular y nuevas aplicaciones en una variedad de disciplinas científicas.


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