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
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  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 UV-visible


La espectroscopia UV-visible es una forma de espectroscopia de absorción que se ocupa de la región ultravioleta y visible del espectro electromagnético. Esta técnica analítica se utiliza para medir la absorbancia o transmitancia de una muestra líquida o sólida. Es una herramienta importante en la química física para el estudio y análisis de estructuras moleculares.

El espectro UV-visible generalmente cubre el rango de 200 nm a 800 nm. La absorción de luz en estas regiones por las moléculas provoca transiciones electrónicas, típicamente desde el estado fundamental a un estado excitado. Comprender estas transiciones ayuda a los químicos a obtener información valiosa sobre la estructura electrónica de las moléculas.

Principios básicos

En la espectroscopia UV-visible, un haz de luz incidente se pasa a través de una muestra. Una parte de la luz es absorbida y el resto es transmitido a través de la muestra. Un espectrómetro mide la intensidad de la luz que pasa a través de la muestra y la compara con la intensidad de la luz antes de entrar en la muestra. Esta comparación proporciona datos de absorción o transmitancia, que pueden brindar información sobre la sustancia.

El principio central subyacente de la ley de Beer-Lambert a menudo se usa para relacionar la absorción de luz con las propiedades de la sustancia a través de la cual viaja la luz. Esta ley se expresa como:

A = εlc

Donde:

  • A es la absorbancia medida (sin unidad).
  • ε es la absorbancia molar (L mol-1 cm-1).
  • l es la longitud del camino de la cubeta que contiene la muestra (cm).
  • c es la concentración de la especie absorbente (mol L-1).

Componentes del espectrofotómetro UV-visible

Un espectrofotómetro UV-visible consta principalmente de los siguientes componentes:

  • Fuente de luz: Típicamente, se utiliza una lámpara de deuterio (para UV) y una lámpara de tungsteno (para visible) para generar un espectro amplio de luz.
  • Monocromador: Separa la luz de una sola longitud de onda de un espectro amplio.
  • Cubeta: Un pequeño contenedor en el que se coloca la solución de muestra. Las cubetas se fabrican con materiales como cuarzo (para UV) y vidrio (para visible) para evitar la absorción.
  • Detector: Convierte la luz transmitida en una señal eléctrica. Se utiliza comúnmente fotodiodo o tubo fotomultiplicador.
  • Pantalla: Muestra valores de absorción o transmitancia y puede producir un espectro que muestra cómo cambian estos valores con la longitud de onda.

Transiciones electrónicas

Las transiciones electrónicas son la base de la absorción en la espectroscopia UV-visible. Las moléculas absorben energía luminosa que excita electrones desde orbitales de menor energía (por ejemplo, no enlazantes o π) a mayores energías (anti-enlazantes o σ).

energía estado fundamental estado excitado

Los tipos más comunes de transiciones electrónicas observadas en la espectroscopia UV-visible incluyen:

  • Transiciones σ → σ*: requieren alta energía y no suelen ocurrir en el rango UV-visible excepto en longitudes de onda muy cortas.
  • Transición n → σ*: Esto involucra pares solitarios y es moderadamente rápido.
  • Transiciones π → π*: Estas transiciones, observadas en sistemas insaturados como alquenos y aromáticos, son extremadamente intensas y caen dentro del rango típico de la espectroscopia UV-visible.
  • Transición n → π*: es menos pronunciada y ocurre en un rango de menor energía porque el electrón no enlazante se mueve al orbital π*.

Aplicaciones de la espectroscopia UV-visible

La espectroscopia UV-visible tiene una amplia gama de aplicaciones, incluyendo:

  • Análisis cualitativo: Ayuda en la identificación de compuestos comparando su espectro con el espectro conocido.
  • Análisis cuantitativo: Se utiliza para determinar la concentración de una muestra utilizando la ley de Beer-Lambert.
  • Monitoreo de reacciones: Al observar los cambios en el espectro durante la reacción, se pueden estudiar las cinéticas de reacción.
  • Prueba de pureza: Verificar la pureza de compuestos orgánicos e inorgánicos analizando las líneas espectrales.

Además, la espectroscopia UV-visible se utiliza ampliamente en bioquímica para estudiar proteínas y ácidos nucleicos. Los aminoácidos aromáticos y las bases nucleotídicas absorben fuertemente la luz UV, lo que permite determinar las concentraciones y estructura de macromoléculas.

Longitud de onda (nm) Absorción

Este espectro es un ejemplo de un espectro UV-visible que muestra diferentes picos correspondientes a diferentes longitudes de onda de luz absorbida. Esto revela información sobre el tipo de transiciones que ocurren en la molécula.

Factores que afectan la absorción UV-visible

Varios factores afectan los espectros de absorción en la espectroscopia UV-visible:

  • Concentración: Según la ley de Beer-Lambert, la absorbancia es directamente proporcional a la concentración.
  • Longitud del camino: Aumentar la longitud del camino en la cubeta aumenta la capacidad de absorción.
  • Efecto del solvente: Diferentes disolventes pueden desplazar el máximo de absorción, ya que la polaridad del disolvente afecta los niveles de energía.
  • Temperatura: El aumento de temperatura puede causar el ensanchamiento de las líneas espectrales debido al aumento del movimiento molecular.

La polaridad del solvente puede causar un desplazamiento conocido como desplazamiento batocrómico (desplazamiento hacia el rojo) o desplazamiento hipocrómico (desplazamiento hacia el azul). De manera similar, los efectos hipercrómicos e hipocrómicos se refieren a un aumento o disminución en la capacidad de absorción.

Ventajas y limitaciones de la espectroscopia UV-visible

Ventajas:

  • Tecnología no destructiva.
  • Ejecución rápida y fácil.
  • Alta precisión y reproducibilidad.
  • Amplia aplicabilidad tanto para compuestos orgánicos como inorgánicos.

Limitaciones:

  • Los compuestos con espectros similares no pueden ser diferenciados.
  • El análisis cuantitativo requiere calibración.
  • No es adecuado para medir muestras turbias o con alta dispersión.

Conclusión

La espectroscopia UV-visible es una herramienta poderosa y versátil en la química física. Desde analizar la naturaleza electrónica de las moléculas hasta determinar concentraciones en solución, esta técnica proporciona una gran cantidad de información, convirtiéndose en una parte integral de la investigación química, biológica y de ciencia de materiales.

En general, entender las complejidades de la espectroscopia UV-visible, desde sus principios hasta sus aplicaciones, mejora la capacidad de un investigador para aprovechar el enorme potencial que esta técnica ofrece en la exploración de estructuras moleculares.


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