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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Espectrometría de Masas


La espectrometría de masas es una técnica analítica poderosa utilizada para medir la relación masa-carga de los iones. Proporciona información sobre la estructura molecular y la composición de compuestos, convirtiéndola en una herramienta invaluable en el campo de la química física. Este método ayuda a identificar sustancias desconocidas, determinar la composición isotópica de los elementos en una molécula y dilucidar la estructura de compuestos complejos.

Introducción a la espectrometría de masas

El principio básico de la espectrometría de masas es sencillo. Una muestra se ioniza, y los iones producidos se separan en función de su relación masa-carga (m/z). El detector luego registra estos iones, y el espectro de masas resultante muestra la abundancia de los iones detectados como función de la relación masa-carga.

Este proceso se puede dividir en varias etapas:

  • Ionización: generación de iones a partir de la muestra.
  • Aceleración: Los iones son acelerados mediante un campo eléctrico.
  • Deflexión: Los iones son desviados por el campo magnético.
  • Detección: Los iones son detectados y se registran datos para producir un espectro de masas.

Técnica de ionización

Se utilizan varias técnicas de ionización en espectrometría de masas, cada una de las cuales es adecuada para diferentes tipos de compuestos:

Ionización electrónica (EI)

    m + e⁻ → m⁺ + 2e⁻

En la ionización electrónica, se utiliza un haz de electrones para bombardear las moléculas de la muestra, lo que provoca que pierdan un electrón y formen iones positivos. EI es una técnica de ionización intensa que a menudo resulta en una fragmentación extensiva.

Ionización química (CI)

    M + reactivo⁺ → [M+H]⁺ + fragmento

La ionización química involucra reacciones ion-molécula en fase gaseosa. Primero se ioniza un gas reactivo (como el metano), que luego ioniza las moléculas de la muestra. CI es una técnica más suave que EI, a menudo resultando en iones moleculares intactos.

Ionización por electrospray (ESI)

La ionización por electrospray se utiliza ampliamente para biomoléculas polares y grandes. La muestra se disuelve en un solvente y se rocía a través de una aguja cargada, formando una fina niebla. La evaporación del solvente produce gotas cargadas que eventualmente resultan en iones desnudos.

Analizador de masas

Los analizadores de masas separan iones en función de su relación masa-carga. Se han desarrollado varios tipos de analizadores, cada uno con sus propias aplicaciones y fortalezas:

Analizador de masas de cuadrupolo

Los analizadores de masas de cuadrupolo utilizan campos eléctricos oscilantes para filtrar selectivamente iones. Solo los iones con una específica relación masa-carga pasan por el detector. Los analizadores de cuadrupolo son ideales para análisis cuantitativos de rutina debido a su robustez y simplicidad.

Analizador de masas por tiempo de vuelo (TOF)

En un analizador de masas TOF, los iones son acelerados y se les permite fluir a través de un tubo. Los iones de diferentes relaciones m/z alcanzan el detector en diferentes momentos. Los analizadores TOF proporcionan alta precisión de masas y son útiles para grandes biomoléculas.

Analizador de masas de sector magnético

Los analizadores de sector magnético utilizan campos magnéticos para separar iones en función de su velocidad. Estos tipos de analizadores proporcionan alta resolución de masas y se utilizan a menudo en aplicaciones de alta precisión.

Detectores

Una vez separados, los iones son detectados por un detector que mide la intensidad de cada haz de iones. Los tipos más comunes de detectores son:

  • Taza de Faraday: Un colector simple de iones que mide la corriente inducida por los iones que caen sobre él. Adecuado para corrientes grandes.
  • Multiplicador de electrones: Un amplificador que detecta corrientes iónicas bajas generando electrones en cascada.
  • Placa de microcanales (MCP): Amplifica señales iónicas para requerimientos de alta velocidad y alta sensibilidad.

Estudio de caso: Interpretación del espectro de masas

Considere el espectro de masas del etanol (C 2 H 5 OH). Los picos prominentes pueden incluir:

  • m/z = 46: El pico del ion molecular representa C 2 H 5 OH⁺.
  • m/z = 31: Representa el ion CH2OH⁺.
  • m/z = 29: Corresponde al ion C 2 H 5 ⁺.
  • m/z = 28: Indica la fracción de monóxido de carbono (CO⁺).

Interpretar espectros de masas implica entender los patrones de fragmentación que ayudan a comprender la estructura del compuesto.

Aplicaciones de la espectrometría de masas

La versatilidad de la espectrometría de masas la convierte en valiosa en muchas áreas:

Proteómica

La espectrometría de masas es esencial para identificar y cuantificar proteínas en muestras biológicas complejas, ayudando en el descubrimiento de biomarcadores y en la comprensión de los mecanismos de las enfermedades.

Metabolómica

Esta técnica identifica metabolitos dentro de sistemas biológicos y proporciona información sobre condiciones de enfermedades, respuestas a medicamentos y rutas metabólicas.

Análisis ambiental

La espectrometría de masas detecta contaminantes en el ambiente a nivel microscópico, asegurando el cumplimiento de las normativas de salud.

Ciencia forense

Se utiliza para identificar sustancias en pruebas de drogas, toxicología e investigaciones criminales.

El futuro de la espectrometría de masas

Los avances en técnicas de ionización, analizadores de masas y detectores continúan expandiendo las aplicaciones y capacidades de la espectrometría de masas, mejorando la sensibilidad, precisión y velocidad, con un impacto dramático en la investigación y la industria.


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Espectrometría de Masas

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