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
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  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
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Técnicas electroanalíticas


Las técnicas electroanalíticas son un conjunto de métodos utilizados en química para estudiar el movimiento de electrones durante las reacciones químicas. Estos métodos nos ayudan a comprender los procesos químicos al medir las propiedades eléctricas de un sistema. En el campo de la química, especialmente la química analítica, estas técnicas proporcionan información valiosa sobre la estructura, concentración y propiedades de diversas sustancias.

Las técnicas electroquímicas generalmente se clasifican en varias categorías en función de la cantidad eléctrica medida, como corriente, potencial, impedancia o carga. Las principales técnicas electroanalíticas incluyen la potenciometría, la voltamperometría y la amperometría, etc. En esta explicación, revisaremos cada una de estas técnicas en detalle, explorando sus principios, aplicaciones y ventajas.

1. Potenciometría

La potenciometría es un método electroanalítico en el cual se mide la diferencia de potencial entre dos electrodos, asegurando que no fluya una corriente significativa a través de la celda electroquímica. El ejemplo más común de potenciometría es el funcionamiento de un medidor de pH, que mide la acidez o alcalinidad de una solución.

En la potenciometría, se utilizan un electrodo de referencia y un electrodo indicador (o de trabajo). El electrodo de referencia tiene un potencial constante y conocido, mientras que el potencial del electrodo indicador varía dependiendo del analito específico en la solución.

E = E_ref + (RT/nF) * ln(Q)

En la ecuación anterior:

  • E es la diferencia de potencial medida.
  • E_ref es el potencial del electrodo de referencia.
  • R es la constante universal de los gases.
  • T es la temperatura en Kelvin.
  • n es el número de moles de electrones transferidos.
  • F es la constante de Faraday.
  • Q es el cociente de reacción.

La potenciometría es ampliamente utilizada en una variedad de aplicaciones debido a su simplicidad y rentabilidad. Es útil en el monitoreo ambiental, el diagnóstico clínico y el control de calidad industrial. Por ejemplo, los electrodos selectivos de iones se pueden utilizar para medir directamente iones específicos como el sodio o el potasio en matrices complejas.

2. Voltamperometría

La voltamperometría es una técnica en la que se mide la corriente en función del potencial aplicado. La idea general es aplicar un potencial variable a una celda electroquímica y observar el comportamiento del flujo de corriente resultante. Este método proporciona información sobre las reacciones redox y puede identificar y cuantificar diversas sustancias.

Se utilizan una variedad de técnicas voltamperométricas, como la voltametría cíclica, voltametría de barrido lineal y voltametría de pulso diferencial, dependiendo de la información requerida. En la voltametría cíclica, el potencial se barre entre dos valores en un ciclo repetitivo, permitiendo estudiar procesos electroquímicos durante múltiples ciclos.

Corriente de pico Barrido de voltaje

Las técnicas voltamperométricas son importantes en el estudio de mecanismos de reacción y la caracterización de nuevos materiales. También son importantes en el electrodeposición y el desarrollo de sensores. Por ejemplo, la voltametría cíclica ayuda a investigar el comportamiento redox de moléculas orgánicas y metales.

3. Amperometría

La amperometría es un método en el que se mide la corriente a un potencial fijo a lo largo del tiempo. A menudo se utiliza para medir la concentración de una especie electroactiva en una solución. Según las leyes de Faraday, la corriente que fluye a través de una celda electroquímica está directamente relacionada con la concentración del analito.

Una aplicación típica de la amperometría es en dispositivos de monitoreo de glucosa, donde la corriente producida por la reacción enzimática es proporcional a la concentración de glucosa.

Capacidad fija corriente

El tiempo de respuesta rápido y la alta sensibilidad de la amperometría la hacen ideal para el monitoreo en tiempo real de analitos en entornos clínicos, ambientales e industriales. Es particularmente útil en el desarrollo de biosensores donde las enzimas catalizan reacciones, creando una corriente medible.

4. Conductometría

La conductometría mide la conductividad eléctrica de una solución. Esta técnica se basa en el principio de que la conductividad de una solución es proporcional a la concentración de iones presentes en ella. La conductometría se utiliza con frecuencia para monitorear el progreso de las reacciones químicas y analizar la pureza de las sustancias.

Esto es particularmente útil en titulaciones donde un cambio repentino en la conductividad puede determinar el punto final. Por ejemplo, en una titulación ácido-base, un cambio repentino en la conductividad indica el punto de neutralización.

Conductividad (κ) = 1 / Resistividad (ρ) = G * (l/A)

En la ecuación anterior:

  • G es la conductividad.
  • l es la longitud de la muestra.
  • A es el área de la sección transversal.

La conductometría se utiliza ampliamente en el análisis de calidad del agua y estudios ambientales para determinar las concentraciones de especies iónicas.

5. Coulometría

La coulometría consiste en medir la carga eléctrica que pasa a través de una solución para determinar la cantidad de un analito. Es una técnica de análisis cuantitativo muy precisa, a menudo utilizada para análisis de trazas.

El principio básico de la coulometría se basa en la ley de Faraday de la electrólisis, que establece que la cantidad de cambio químico es proporcional a la cantidad de electricidad que pasa a través de la sustancia.

Q = n * F * mol

Dónde:

  • Q es la carga eléctrica total.
  • n es el número de moles de electrones.
  • F es la constante de Faraday.

Los métodos coulométricos se utilizan principalmente para determinar el contenido de humedad y la pureza en productos farmacéuticos, la industria alimentaria y el análisis ambiental.

Conclusión

Las técnicas electroanalíticas proporcionan datos invaluables sobre la naturaleza electroquímica de sistemas complejos. Usando varios métodos como la potenciometría, la voltametría, la amperometría, la conductometría y la coulometría, los químicos pueden obtener una comprensión más profunda de las propiedades químicas y físicas de una sustancia.

Cada técnica tiene sus propias fortalezas específicas y se aplica en áreas especializadas que van desde el monitoreo ambiental hasta el desarrollo de biosensores sensibles. La capacidad de realizar mediciones precisas y analizar reacciones electroquímicas es vital para avanzar en el conocimiento científico y desarrollar nuevas técnicas. A medida que la investigación continúa, las técnicas electroanalíticas sin duda evolucionarán, proporcionando aún mayor precisión y conocimiento del electrizante mundo de la química.


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