Pregrado
  1. Química general  1.1. Introducción a la Química  1.2. Estructura atómica  1.2.1. Partículas subatómicas  1.2.2. Modelo Atómico  1.2.3. Números cuánticos  1.2.4. Configuración Electrónica  1.2.5. Tendencias periódicas  1.2.6. Isotopes and their applications  1.3. Enlace químico  1.3.1. Enlace iónico  1.3.2. Enlaces covalentes  1.3.3. Enlace Metálico  1.3.4. Hibridación  1.3.5. Geometría molecular y teoría VSEPR  1.3.6. Polaridad del enlace y momento dipolar  1.4. Estequiometría  1.4.1. Concepto de mol  1.4.2. Fórmula empírica y molecular  1.4.3. Reactante limitante y reactante en exceso  1.4.4. Porcentaje de Rendimiento y Pureza  1.4.5. Cálculo de dilución  1.5. Estados de la materia  1.5.1. Leyes de los Gases  1.5.2. Materia y Fuerzas Intermoleculares  1.5.3. Estructuras Sólidas y Cristalinas  1.5.4. Diagrama de fases  1.5.5. Plasma y fluido supercrítico  1.6. Reacciones químicas  1.6.1. Tipos de Reacciones Químicas  1.6.2. Balanceo de ecuaciones químicas  1.6.3. Reacciones termoquímicas  1.6.4. Perfiles de energía de reacción  1.7. Soluciones y mezclas  1.7.1. Unidades de concentración  1.7.2. Propiedades del síndrome  1.7.3. Solubilidad y Reglas de Solubilidad  1.7.4. La ley de Henry y la ley de Raoult  1.7.5. Coeficiente de partición  1.8. Equilibrio químico  1.8.1. La ley de acción de masas  1.8.2. El principio de Le Chatelier  1.8.3. Cociente de reacción  1.8.4. Para usar esta calculadora en línea para la constante de equilibrio, ingrese la constante de equilibrio (Eq.) y presione el botón de calcular. Aquí es cómo se puede explicar el cálculo de la constante de equilibrio con los valores de entrada dados -> 0.05 = 0.05/0.  1.8.5. Equilibrio ácido-base  1.9. Ácidos y bases  1.9.1. Definiciones de Arrhenius, Brønsted–Lowry y Lewis  1.9.2. pH y pOH  1.9.3. Titulación ácido-base  1.9.4. Solución Buffer  1.9.5. Indicador ácido-base  1.9.6. Polyprotic Acids and Bases  1.10. Electroquímica  1.10.1. reacciones redox  1.10.2. Celdas Galvánicas y Electrolíticas  1.10.3. Ecuación de Nernst  1.10.4. Electrólisis  1.10.5. Leyes de Faraday de la electrólisis  1.11. Termodinámica  1.11.1. Leyes de la Termodinámica  1.11.2. Entalpía, entropía y energía libre de Gibbs  1.11.3. Espontaneidad de las reacciones  1.11.4. Ciclos termodinámicos (Ley de Hess, ciclo de Carnot)  1.12. Cinética  1.12.1. La ley de velocidad y el orden de reacción  1.12.2. Energía de Activación y Catalizador  1.12.3. Teoría de colisiones  1.12.4. Mecanismo de reacción  1.12.5. Teoría del estado de transición
  2. Química orgánica  2.1. Estructura y relaciones  2.1.1. Hibridación en Compuestos de Carbono  2.1.2. Resonancia y aromatización  2.1.3. Orbitales moleculares  2.1.4. Efectos inductivo y mesomérico  2.2. Hidrocarburos  2.2.1. Hidrocarburos  2.2.2. Alqueno  2.2.3. Alquinos  2.2.4. Compuestos aromáticos  2.2.5. Cicloalcanos y Conformación  2.3. Grupo Funcional  2.3.1. Alcoholes y fenoles  2.3.2. Éteres y epóxidos  2.3.3. Aldehídos y cetonas  2.3.4. Ácidos carboxílicos y derivados  2.3.5. Aminas  2.3.6. Ésteres y amidas  2.3.7. Tioles y sulfuros  2.4. Estereoscópico  2.4.1. Isomería en Estereoquímica  2.4.2. Quiralidad y actividad óptica  2.4.3. Análisis estructural  2.4.4. Diastereómeros y Enantiómeros  2.5.1. Reacciones de sustitución  2.5.2. Reacciones de eliminación  2.5.3. Reacciones de adición  2.5.4. Reacciones radicales  2.5.5. Reacciones de reordenamiento  2.5.6. Reacciones Pericíclicas  2.6. Espectroscopía y análisis estructural  2.6.1. Espectroscopía Infrarroja  2.6.2. Espectroscopía por resonancia magnética nuclear  2.6.3. Espectrometría de masas  2.6.4. Espectroscopia UV-visible  2.6.5. Cristalografía de rayos X  2.7. Química de polímeros  2.7.1. Polímeros de Adición y Condensación  2.7.2. Mecanismo de polimerización  2.7.3. Polímero biodegradable  2.7.4. Polímeros conductores e inteligentes
  3. Química inorgánica  3.1. Química de coordinación  3.1.1. Ligandos y compuestos de coordinación  3.1.2. Teoría del campo cristalino  3.1.3. Teoría de Orbitales Moleculares en Compuestos de Coordinación  3.1.4. Distorsión de Jahn–Taylor  3.2. Química del grupo principal  3.2.1. Metales alcalinos y alcalinotérreos  3.2.2. Halógenos y Gases Nobles  3.2.3. Los metales de transición y sus complejos  3.2.4. Lantánidos y Actínidos  3.3. Solid state chemistry  3.3.1. Redes cristalinas y celdas unitarias  3.3.2. Defectos en sólidos  3.3.3. Propiedades eléctricas y magnéticas  3.3.4. Superconductividad  3.4. Química bioinorgánica  3.4.1. Iones metálicos en biología  3.4.2. Reacciones enzimáticas con metales  3.4.3. Intoxicación por metales y desintoxicación  3.4.4. Metaloproteínas y Metaloenzimas
  4. Química física  4.1. Química Cuántica  4.1.1. Dualidad onda-partícula  4.1.2. Ecuación de Schrödinger  4.1.3. Números Cuánticos y Orbitales  4.1.4. Espectroscopía atómica y molecular  4.2. Mecánica estadística  4.2.1. Distribución de Maxwell–Boltzmann  4.2.2. Funciones de partición  4.2.3. Estadísticas de Bose-Einstein y Fermi-Dirac  4.3. Termodinámica química  4.3.1. Energía Libre de Gibbs  4.3.2. Transición de fase  4.3.3. Eficiencia termodinámica  4.4. Química de superficies  4.4.1. Absorción y Catálisis  4.4.2. Coloides y Emulsiones
  5. Química Analítica  5.1. Métodos clásicos  5.1.1. Análisis Gravimétrico  5.1.2. titrímetro  5.2. Métodos instrumentales  5.2.1. Cromatografía  5.2.2. Espectroscopía  5.2.3. Métodos electroanalíticos  5.2.4. Difracción de rayos X
  6. Química Industrial  6.1. Petroquímica  6.2. Principios de ingeniería química  6.3. Química Verde  6.4. Farmacéuticos y Síntesis de Medicamentos
  7. Bioquímica  7.1. Carbohidratos  7.2. Proteínas y enzimas  7.3. Lípidos y membranas  7.4. Ácidos nucleicos  7.5. Metabolismo y Bioenergética  7.6. Cinética enzimática y mecanismo

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Polímeros conductores e inteligentes


Introducción a los polímeros conductores e inteligentes

En el campo de la química de polímeros, los polímeros conductores e inteligentes son una clase emocionante de materiales que han provocado un gran interés debido a sus propiedades únicas. Estos polímeros tienen la capacidad de conducir electricidad y responder a estímulos externos, lo que los hace particularmente valiosos en una variedad de aplicaciones tecnológicas. Desafortunadamente, para discutir los polímeros conductores e inteligentes, primero debemos entender qué son los polímeros y por qué estos tipos en particular son tan especiales.

¿Qué son los polímeros?

Los polímeros son moléculas grandes compuestas por subunidades repetidas llamadas monómeros. Estos monómeros están covalentemente unidos para formar largas cadenas. Los polímeros se encuentran en todas partes, desde materiales cotidianos como plásticos y caucho hasta macromoléculas biológicas como proteínas y ADN.

Estructura del polímero

La estructura de un polímero afecta significativamente sus propiedades físicas. Los polímeros pueden tener diferentes estructuras, como lineal, ramificada y entrecruzada. A continuación se muestra una representación simple de las estructuras de los polímeros:

Lineal Ramificada Conectada a la cruz

Polímero conductor

Los polímeros conductores son únicos porque pueden conducir electricidad, una propiedad poco común en los polímeros comunes. Esta conductividad se debe a su sistema de dobles enlaces conjugados, que permite a los electrones moverse libremente a lo largo de la cadena principal del polímero.

Antecedentes históricos

El concepto de polímeros conductores tomó forma en la década de 1970 con el descubrimiento del poliacetileno, el polímero conductor más simple, caracterizado por variaciones en sus enlaces simples y dobles.

            {... -CH=CH-CH=CH-CH=CH- ... }

El sistema conjugado en el poliacetileno le da la capacidad de conducir electricidad, especialmente cuando se mezcla con una sustancia adecuada para mejorar su conductividad.

Polímero conductor general

Además del poliacetileno, otros polímeros conductores bien conocidos incluyen la polianilina, el politiofeno y el polipirrol. Cada uno de estos materiales tiene diferentes propiedades y aplicaciones:

  • Polianilina (PANI): Conocida por su conductividad ajustable y estabilidad ambiental. Se utiliza en sensores y revestimientos resistentes a la corrosión.
  • Politiofeno (PT): Conocido por su flexibilidad y propiedades de cambio de color. Se utiliza en células solares orgánicas y dispositivos electrocrómicos.
  • Polipirrol (PPy): Increíble por su facilidad de síntesis y buena conductividad. Se utiliza en baterías y blindaje electromagnético.

Mecanismo de conductividad

La conductividad eléctrica en estos polímeros surge de sus sistemas pi-conjugados. Tras el dopaje externo, se introducen portadores de carga como electrones o agujeros, lo que permite el transporte de carga a través del polímero. Esto a menudo se describe como una exhibición de fenómenos solitón, polarón o bipolarón.

Polímero inteligente

Los polímeros inteligentes, también llamados polímeros sensibles a estímulos, son materiales que experimentan cambios reversibles en sus propiedades o comportamiento en respuesta a estímulos ambientales. Estos pueden incluir cambios en el pH, temperatura, luz u otros productos químicos.

Tipos de polímeros inteligentes

Los polímeros inteligentes se clasifican según los estímulos a los que responden:

  • Polímeros termo-responsivos: Ajustan su solubilidad o fase según la temperatura. Un ejemplo de esto es el poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAAm), que se vuelve insoluble a temperaturas superiores a 32°C.
  • Polímeros pH-responsivos: Estos polímeros se hinchan o encogen con cambios en el pH. Son muy útiles en sistemas de liberación de fármacos.
  • Polímeros fotocrómicos: Cambian sus propiedades o estructura cuando son expuestos a diferentes longitudes de onda de luz.
  • Polímeros electro-responsivos: Cambian su tamaño o forma en respuesta a un campo eléctrico.

Aplicaciones de polímeros inteligentes

Los polímeros inteligentes tienen una utilidad significativa en diversas áreas:

  • Liberación de fármacos: Los polímeros inteligentes pueden liberar agentes terapéuticos de manera controlada, respondiendo al entorno biológico.
  • Ingeniería de tejidos: Los hidrogeles inteligentes apoyan el crecimiento celular y pueden responder a estímulos físicos.
  • Ropa y tejidos: Estos polímeros pueden usarse para fabricar ropa que se adapte a cambios ambientales como niveles de temperatura y humedad.
  • Actuadores y sensores: Se emplean en dispositivos que pueden detectar o reaccionar a cambios ambientales.

El futuro de los polímeros conductores e inteligentes

Los polímeros conductores e inteligentes representan la vanguardia de la innovación en ciencia de materiales. A medida que la investigación continúa, se espera que sus propiedades mejoren, haciéndolos aún más versátiles en aplicaciones de la vida real.

Desafíos y oportunidades

Aunque tienen un enorme potencial, existen muchos desafíos para el uso a gran escala de polímeros conductores e inteligentes. Problemas como la rentabilidad, la robustez mecánica y la sostenibilidad ambiental deben ser abordados para aprovechar plenamente su potencial. Sin embargo, estos desafíos también brindan enormes oportunidades para la investigación y el desarrollo, allanando el camino para futuros avances tecnológicos.

Investigación Innovación Aplicación

Impacto comercial y ambiental

El desarrollo de polímeros conductores e inteligentes podría revolucionar muchas industrias, mejorando el rendimiento de los productos, creando nuevos mercados y reduciendo el impacto ambiental. Su capacidad para proporcionar soluciones adaptativas y mejorar la eficiencia podría llevar a un éxito empresarial significativo y beneficios de sostenibilidad.


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