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 de Superficies y Coloides


La química de superficies y coloides es una rama de la química física que estudia las propiedades y comportamientos de las superficies y sistemas coloidales. Estos dos campos a menudo se estudian juntos porque ambos interactúan a nivel molecular o de partículas, lo que afecta las propiedades macroscópicas de los materiales y procesos. Esta área de la química es importante en muchas industrias, incluyendo la farmacéutica, la producción de alimentos, los cosméticos y la ciencia de materiales.

¿Qué es la química de superficies?

La química de superficies se refiere al estudio de las reacciones químicas, propiedades y estructuras en la interfaz entre dos fases, como entre un sólido y un líquido, un sólido y un gas, o un líquido y un gas. La 'superficie' en este contexto es el límite o la capa más externa de una sustancia.

Un concepto importante en la química de superficies es la energía de superficie, que es la energía requerida para aumentar el área de superficie de una sustancia. Una mayor energía de superficie significa que hay más interacciones moleculares, lo que generalmente aumenta la reactividad química. Un ejemplo de un material con alta energía de superficie es el agua, que forma fácilmente enlaces de hidrógeno.

Adsorción

La adsorción es el proceso por el cual átomos, iones o moléculas se adhieren a una superficie. Es diferente de la absorción, donde las sustancias se disuelven o se integran en un líquido o sólido. La adsorción ocurre en superficies, y su eficiencia puede afectar significativamente los procesos y reacciones químicas.

superficie sólida molécula adsorbida

La adsorción se puede medir mediante isotermas de adsorción, que son ecuaciones o modelos que expresan cómo las moléculas de una sustancia se distribuyen entre la fase líquida y la fase sólida en equilibrio a temperatura constante. Un modelo clásico es la isoterma de Langmuir, que asume una adsorción de monocapa:

q = (q_max * K * C) / (1 + K * C)

En esta ecuación:

  • q es la cantidad de adsorbato por unidad de masa de adsorbente
  • q_max es la capacidad máxima de adsorción
  • K es la constante de Langmuir relacionada con la afinidad de los sitios de unión
  • C es la concentración de la sustancia adsorbida en la solución

Química de coloides

La química de coloides se ocupa de sistemas en los que una o más fases tienen dimensiones del orden de nanómetros, típicamente entre 1 y 1000 nanómetros. Los coloides se pueden clasificar según su estado físico o la naturaleza de la interacción entre la fase dispersa y el medio.

Ejemplos de sistemas coloidales:

  • Espuma: Un gas disperso en un líquido, como la crema batida.
  • Emulsión: Dispersión de un líquido en otro, como la mayonesa.
  • Sol: Partículas sólidas en un líquido, como la pintura.

Los coloides a menudo se estabilizan por surfactantes, que son moléculas que se acumulan en el límite entre fases. Los surfactantes pueden reducir la tensión superficial del medio, ayudando en la formación y estabilización del sistema coloidal.

Efecto Tyndall

El efecto Tyndall es una dispersión observable de luz por partículas en un coloide o suspensión muy fina. Muestra cómo los coloides pueden exhibir propiedades ópticas diferentes a las soluciones.

fuente de luz supervisor

Surfactantes y micelas

Los surfactantes son compuestos que reducen la tensión superficial entre dos líquidos o entre un líquido y un sólido. Tienen una 'cabeza' hidrofílica y una 'cola' hidrofóbica. Esta característica les permite formar estructuras llamadas micelas en solución acuosa.

Micelas

Las micelas son estructuras esféricas que se forman cuando la concentración de moléculas de surfactante alcanza un nivel crítico. Las colas hidrofóbicas se segregan en el centro, alejadas del agua, mientras que las cabezas hidrofílicas miran hacia afuera, interactuando con el agua.

Aplicaciones de la química de superficies y coloides

Entender la química de superficies y coloides es importante para una variedad de aplicaciones tecnológicas:

  • Liberación de fármacos: Los sistemas coloidales se usan a menudo para encapsular fármacos, permitiendo la liberación controlada y la administración dirigida.
  • Minería: Los surfactantes se usan para extraer minerales valiosos de los minerales a través de procesos como la flotación espumante.
  • Limpieza: Los detergentes son surfactantes que ayudan a eliminar la suciedad y grasa de las superficies.
  • Industria alimentaria: Los emulsionantes se usan para estabilizar productos alimenticios como aderezos para ensaladas y helados.

Una consideración importante para el medio ambiente es la biodegradabilidad de los surfactantes. Los surfactantes disueltos se desintegran y reducen el impacto ambiental, lo cual es importante para las prácticas de química sostenible.

Conclusión

La química de superficies y coloides es un campo esencial que ayuda a responder preguntas fundamentales y aplicadas sobre cómo la materia interactúa a nivel molecular y de partículas. Tiene una amplia gama de aplicaciones, lo que la hace vital para el desarrollo tecnológico, la sostenibilidad ambiental y los procesos industriales.


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