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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Polímeros Funcionales


Los polímeros funcionales son un campo emocionante y amplio en la química de polímeros, que en sí misma es un subcampo de la química de materiales. Los polímeros son grandes moléculas compuestas de subunidades repetidas llamadas monómeros. Estas estructuras pueden ser simples, conteniendo una única unidad repetida, o complejas, conteniendo diferentes grupos funcionales y estructuras. Los polímeros funcionales están diseñados con propiedades químicas específicas que pueden participar en varias interacciones o participar en reacciones, lo que los hace útiles en una amplia gama de aplicaciones como la medicina, la electrónica y la ingeniería ambiental.

Uno de los aspectos definitorios de los polímeros funcionales es su diversidad. Pueden formularse para exhibir una variedad de propiedades físicas y químicas. Esto se logra incorporando grupos funcionales en sus estructuras, que son grupos específicos de átomos dentro de la molécula que tienen propiedades específicas. Por ejemplo, los grupos funcionales pueden hacer que un polímero sea hidrofílico (atraiga agua) o hidrofóbico (repela agua), eléctricamente conductor o sensible a los cambios de temperatura.

Estructura básica de los polímeros

La estructura básica de los polímeros consiste en largas cadenas de unidades repetidas. Aquí hay una representación simple:

[-CH₂-CH₂-]_n

En este ejemplo, [-CH₂-CH₂-]_n representa el polietileno, un polímero común donde n puede ser un número grande que indica el número de unidades repetidas en la molécula. La estructura simple repetitiva puede modificarse reemplazando los átomos de hidrógeno con varios grupos funcionales para crear polímeros funcionales.

Tipos de polímeros funcionales

1. Polímeros conductores

Los polímeros conductores, también conocidos como polímeros de conducción, han atraído una atención significativa debido a su capacidad para conducir electricidad. Esta propiedad proviene de sistemas de electrones π conjugados a lo largo de sus espinas. Algunos polímeros conductores comunes incluyen:

  • Polianilina (PANI)
  • Polipirrol (PPy)
  • Politiofeno (PT)

La estructura del politiofeno puede representarse como:

[S-(CH=CH)_n]

Los polímeros conductores se utilizan en una variedad de aplicaciones, como electrónica orgánica, protección contra interferencias electromagnéticas y sensores.

serie politiofeno

2. Polímero biodegradable

Los polímeros biodegradables están diseñados para descomponerse a través de procesos naturales. Estos tipos de polímeros funcionales juegan un papel importante en la reducción del impacto ambiental. Algunos polímeros biodegradables comunes incluyen:

  • Ácido Poliláctico (PLA)
  • Policaprolactona (PCL)
  • Polihidroxialcanoatos (PHAs)

La estructura del ácido poliláctico puede verse de la siguiente manera:

[(-CO-CH(CH₃)OH-)_n]

Los polímeros biodegradables son valiosos en aplicaciones médicas como suturas, sistemas de liberación de medicamentos y estructuras de ingeniería de tejidos.

Serie Ácido Poliláctico

3. Polímeros con respuesta a estímulos

Los polímeros con respuesta a estímulos, o polímeros inteligentes, son materiales que experimentan cambios significativos en respuesta a estímulos ambientales como temperatura, pH o campo eléctrico. Un ejemplo clásico de esto es el poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAM), que exhibe un cambio brusco en el agua alrededor de los 32°C. La estructura del polímero puede representarse como:

[(-CH₂-CH(CON(CH₃)₂)-)_n]

Estos polímeros se utilizan en la liberación de medicamentos, biotecnología y como actuadores o sensores. Su reactividad a los cambios ambientales los hace increíblemente versátiles.

Síntesis de polímeros funcionales

La síntesis de polímeros funcionales puede lograrse a través de una variedad de métodos, incluidos, pero no limitados a, los siguientes:

  • Polimerización por adición
  • Polimerización por condensación
  • Polimerización viva

En la polimerización por adición, el crecimiento de la cadena polimérica ocurre mediante la adición sucesiva de unidades monoméricas con un centro activo como un radical, catión o anión. Este método se utiliza comúnmente para la síntesis de polietileno o poliestireno:

Iniciador (*) + Monómero (M) → Cadena polimérica (*-MMM...)

La polimerización por condensación implica reacciones entre grupos funcionales de monómeros, construyendo gradualmente cadenas poliméricas:

Diácido + Diamina → Poliamida (Nylon)

La polimerización viva, por otro lado, permite un mejor control sobre la estructura del polímero, permitiendo una funcionalización precisa. Este método es ventajoso para la síntesis de copolímeros en bloque y otras estructuras complejas.

Aplicaciones de polímeros funcionales

Los polímeros funcionales tienen una amplia gama de aplicaciones debido a sus propiedades versátiles. Algunas de las áreas principales son las siguientes:

1. Dispositivos médicos y biotecnología

En el campo médico, los polímeros funcionales se utilizan para desarrollar sistemas de liberación de medicamentos, andamios de ingeniería de tejidos e implantes médicos. La naturaleza biodegradable de algunos polímeros funcionales también permite implantes temporales sin la necesidad de extracción quirúrgica.

2. Aplicaciones ambientales

Los sensores portátiles hechos de polímeros conductores ayudan a monitorear los niveles de contaminación. Los polímeros funcionales también pueden actuar como membranas para la purificación del agua, ayudando en la eliminación de toxinas y haciendo que el agua sea segura para beber.

3. Electrónica y energía

En el campo de la electrónica, los polímeros funcionales se utilizan en la fabricación de pantallas flexibles, diodos orgánicos emisores de luz (OLEDs) y células fotovoltaicas orgánicas. Su facilidad de procesamiento y ligereza los hacen adecuados para una variedad de aplicaciones electrónicas.

Perspectivas futuras de los polímeros funcionales

El futuro de los polímeros funcionales es prometedor, con investigaciones y desarrollos continuos dirigidos a crear materiales más avanzados con funcionalidades especiales. La integración de la nanotecnología con polímeros funcionales abrirá nuevas posibilidades, creando materiales inteligentes que pueden adaptarse a su entorno o interactuar con sistemas biológicos para un mejor rendimiento.

La investigación también se centra en la sostenibilidad, empujando los límites de los polímeros biodegradables y reciclables para reducir aún más los impactos ambientales. La llegada de los principios de la química verde está guiando el desarrollo de procesos sintéticos más respetuosos con el medio ambiente, proporcionando un mejor camino a seguir para la química de polímeros.

El potencial de innovación en polímeros funcionales parece casi ilimitado, abarcando campos desde la atención médica y la electrónica hasta la energía y la gestión ambiental. Este rango diverso de aplicaciones y el potencial para una mayor innovación hacen de los polímeros funcionales un área esencial y emocionante de estudio en la química moderna.


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