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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Química Verde


La química verde, también conocida como química sostenible, es una rama de la química que se centra en diseñar productos y procesos que reduzcan el uso y la producción de sustancias peligrosas. Su objetivo es crear procesos químicos más amigables con el medio ambiente y eficientes. Este enfoque enfatiza la reducción de residuos, el uso de químicos más seguros y la prevención de la contaminación en la fuente en lugar de tratar los residuos después de que se hayan producido.

Principios de la química verde

La química verde se rige por 12 principios desarrollados por Paul Anastas y John Warner en 1998. Estos principios sirven como un marco para que los químicos diseñen productos y procesos más seguros. Estos son:

  1. Prevención: Es mejor prevenir los residuos que tratarlos o limpiarlos después de que se hayan generado.
  2. Economía de átomos: Los métodos sintéticos deben diseñarse para maximizar la incorporación de todos los materiales utilizados en el proceso en el producto final.
  3. Síntesis química menos peligrosa: El diseño debe utilizar y producir materiales que sean bajos o nulos en toxicidad para humanos y el medio ambiente.
  4. Diseño de químicos más seguros: Los productos químicos deben diseñarse para cumplir su función prevista mientras son lo menos tóxicos posible.
  5. Solventes y excipientes seguros: Siempre que sea posible, el uso de excipientes debe hacerse innecesario y, cuando se utilicen, deben ser inofensivos.
  6. Diseño para la eficiencia energética: Los requisitos de energía deben minimizarse y los procesos deben operar a temperatura y presión ambiente siempre que sea posible.
  7. Uso de materias primas renovables: Siempre que sea técnica y económicamente viable, las materias primas deben ser renovables en lugar de agotables.
  8. Minimizar la derivatización: La derivatización innecesaria debe minimizarse o evitarse si es posible, ya que típicamente requiere reactivos adicionales y puede generar residuos.
  9. Catalización: Los reactivos catalíticos (tan selectivos como sea posible) son superiores a los reactivos estequiométricos.
  10. Diseño para la degradación: Los productos químicos deben diseñarse de manera que al final de su función se descompongan en productos degradables e inofensivos.
  11. Análisis en tiempo real para la prevención de la contaminación: Los métodos analíticos necesitan desarrollarse más para el monitoreo y control en tiempo real antes de que se formen sustancias peligrosas.
  12. Químicos inherentemente más seguros para la prevención de accidentes: Las sustancias y sus formas deben seleccionarse de manera que se minimice la probabilidad de accidentes químicos, incluidas explosiones, incendios y emisiones al medio ambiente.

Aplicaciones en la química industrial

La química verde se utiliza en una variedad de industrias, incluidas las farmacéuticas, agroquímicas, pinturas y revestimientos, plásticos y más. A continuación algunos ejemplos de cómo se aplican los principios de la química verde en la industria:

1. Síntesis orgánica

En la industria farmacéutica, la síntesis de moléculas complejas a menudo involucra múltiples pasos y productos químicos peligrosos. Al aplicar principios de química verde como la economía de átomos y la síntesis menos peligrosa, las empresas pueden reducir residuos y mejorar la seguridad.

Síntesis Tradicional: A + B -> AB Residuos = C Síntesis verde: A + B -> AB (mínimos subproductos)

2. Selección de solventes

Muchos procesos químicos utilizan tradicionalmente solventes orgánicos peligrosos. En la química verde, se pueden usar solventes más seguros como el agua o CO2 supercrítico para reducir la toxicidad.

Solvente Verde

3. Catálisis

Los catalizadores son sustancias que pueden aumentar la velocidad de una reacción sin consumirse. La química verde enfatiza el uso de catalizadores sobre reactivos estequiométricos, lo cual puede ayudar a ahorrar recursos y reducir residuos. Por ejemplo, el uso de enzimas como biocatalizadores en procesos industriales aumenta la especificidad y funciona bajo condiciones suaves.

4. Materias primas renovables

El uso de materias primas renovables está volviendo cada vez más popular a medida que las industrias se alejan de los recursos basados en petróleo no renovables. Un ejemplo de esto es la producción de ácido poliláctico (PLA) a partir de almidón de maíz, que es una alternativa plástica biodegradable.

Plástico Tradicional: Petróleo -> Plástico Plástico Verde (PLA): Almidón (maíz) -> Ácido láctico -> PLA (biodegradable)

5. Eficiencia energética

Las reacciones químicas a menudo consumen grandes cantidades de energía. La química verde fomenta realizar reacciones a temperaturas y presiones ambiente para ahorrar energía. Un ejemplo de esto es el uso de síntesis asistida por microondas, la cual puede reducir el uso de energía y los tiempos de reacción.

Estudio del tema

Para entender el impacto real de la química verde, veamos algunos estudios de caso:

1. CO2 supercrítico en la industria del café

Tradicionalmente, la cafeína se extrae de los granos de café usando solventes como el cloruro de metileno. Sin embargo, al usar CO2 supercrítico, la cafeína puede extraerse de una manera mucho más segura y amigable con el medio ambiente.

Método Tradicional: Granos de café + Cloruro de Metileno (solvente) -> Café Descafeinado Método Verde: Granos de café + CO2 Supercrítico -> Café Descafeinado
Extracción con CO2 Supercrítico

2. Polímeros de base biológica

NatureWorks LLC ha sido pionera en la producción de polímeros de base biológica, ácido poliláctico (PLA), a partir de recursos renovables como el maíz. Este enfoque ayuda a reducir la huella de carbono de los plásticos.

Desafíos y direcciones futuras

Aunque la química verde tiene un enorme potencial, también enfrenta varios desafíos:

  • Costo: Los métodos verdes pueden ser a veces más costosos que los métodos convencionales, lo que puede ser una barrera para su adopción.
  • Barreras técnicas: Desarrollar procesos verdes que igualen la eficiencia y rendimiento de los métodos convencionales puede ser un desafío técnico.
  • Aceptación del mercado: La concienciación entre consumidores e industrias sobre los beneficios de la química verde es crucial para su adopción generalizada.

Conclusión

La química verde representa un cambio hacia procesos de fabricación química más sostenibles y amigables con el medio ambiente. Al enfocarse en la prevención, la eficiencia y el uso de sustancias más seguras, la química verde proporciona un marco para el desarrollo de productos químicos que contribuyen a un mundo más sostenible. A medida que avanza la tecnología y crece la concienciación, se espera que la aplicación de los principios de la química verde se expanda, fomentando la innovación en la industria química.


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