Pós-graduação
  1. Química Física  1.1. Termodinâmica  1.1.1. Leis da Termodinâmica  1.1.2. Entalpia e capacidade térmica  1.1.3. Entropia e energia livre  1.1.4. Equilíbrio de Fases  1.1.5. Termodinâmica estatística  1.1.6. Ciclo termodinâmico  1.1.7. Fugacidade e atividade  1.2. Química Quântica  1.2.1. Princípios da mecânica quântica  1.2.2. Equação de Schrödinger  1.2.3. Partícula em uma caixa  1.2.4. Operadores e autovalores  1.2.5. Orbitais atômicos  1.2.6. Teoria do orbital molecular  1.2.7. Teoria de Perturbação  1.2.8. Teoria de ligação de valência  1.2.9. Hibridização e ligação química  1.3. Cinética química  1.3.1. Leis de velocidade e mecanismos de reação  1.3.2. Teoria das colisões  1.3.3. Teoria do estado de transição  1.3.4. Cinética Enzimática  1.3.5. Reações em Cadeia e Polimerização  1.3.6. Reações fotoquímicas  1.4. Mecânica estatística  1.4.1. Funções de Partição  1.4.2. Funções de distribuição molecular  1.4.3. Distribuição de Boltzmann  1.4.4. Estatísticas de Bose–Einstein e Fermi–Dirac  1.5. Espectroscopia  1.5.1. Rotational Spectroscopy  1.5.2. Espectroscopia Vibracional  1.5.3. Espectroscopia Eletrônica  1.5.4. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear  1.5.5. Espectrometria de Massa  1.5.6. Espectroscopia Raman  1.5.7. Espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica  1.6. Química de superfícies e coloidal  1.6.1. Isoterma de absorção  1.6.2. Tensão Superficial e Molhabilidade  1.6.3. Estabilidade Coloidal  1.6.4. Catalysis  1.6.5. Emulsões e micelas  1.7. Eletroquímica  1.7.1. Equação de Nernst  1.7.2. Células eletroquímicas  1.7.3. Condutividade e mobilidade  1.7.4. Guerra  1.7.5. Células de combustível  1.7.6. Eletrólise
  2. Química orgânica  2.1. Mecanismo de Reação  2.1.1. Reações de substituição nucleofílica  2.1.2. Reações de adição eletrofílica  2.1.3. Reações de eliminação  2.1.4. Reações de rearranjo  2.1.5. Reações radicais  2.1.6. Reações pericíclicas  2.2. Espectroscopia e determinação estrutural  2.2.1. Espectroscopia UV-Vis  2.2.2. Espectroscopia IR  2.2.3. Espectroscopia de RMN  2.2.4. Espectrometria de Massas  2.2.5. Cristalografia de Raios X  2.3. Estereoscópico  2.3.1. Quiralidade e atividade óptica  2.3.2. Análise estrutural  2.3.3. Isomerismo geométrico  2.3.4. Dynamic Stereochemistry  2.4. Química Organometálica  2.4.1. Reagentes organolítio e organomagnésio  2.4.2. Reações de acoplamento cruzado catalisadas por paládio  2.4.3. Complexos de Metais de Transição  2.4.4. Ligação metal-carbono  2.5. Química dos polímeros  2.5.1. Mecanismo de Polimerização  2.5.2. Características dos Polímeros  2.5.3. Polímero Biodegradável  2.5.4. Polímero condutor  2.5.5. Polímeros Supramoleculares  2.6. Química medicinal  2.6.1. Design e desenvolvimento de medicamentos  2.6.2. Farmacocinética e farmacodinâmica  2.6.3. Relações estrutura-atividade  2.6.4. Acoplamento Molecular e Triagem de Medicamentos
  3. Química inorgânica  3.1. Química de coordenação  3.1.1. Teoria do Campo Cristalino  3.1.2. Teoria do campo dos ligantes  3.1.3. Série Espectroquímica  3.1.4. Quelação e estabilidade  3.2. Química Organometálica  3.2.1. Carbonilos Metálicos  3.2.2. Catalise por complexos organometálicos  3.2.3. Metalocènicos  3.3. Química bioinorgânica  3.3.1. Metaloproteínas e enzimas  3.3.2. O papel dos metais em sistemas biológicos  3.3.3. Transporte e armazenamento de íons metálicos  3.4. Química do estado sólido  3.4.1. Estruturas Cristalinas  3.4.2. Teoria de bandas dos sólidos  3.4.3. Supercondutores  3.4.4. Defeitos no cristal  3.5. Lantanídeos e Actinídeos  3.5.1. Configuração eletrônica em lantanídeos e actinídeos  3.5.2. Química de coordenação dos lantanídeos  3.5.3. Propriedades Magnéticas dos Lantanídeos
  4. Química Analítica  4.1. Cromatografia  4.1.1. Cromatografia Gasosa  4.1.2. Cromatografia Líquida de Alta Performance  4.1.3. Cromatografia em Camada Delgada  4.2. Técnicas Espectroscópicas  4.2.1. Espectroscopia de absorção atômica  4.2.2. Difração de raios X  4.2.3. Espectroscopia de plasma acoplado indutivamente  4.3. Métodos Eletroanalíticos  4.3.1. Potenciometria  4.3.2. Voltametria  4.3.3. Colometria  4.4. Espectrometria de Massa  4.4.1. Técnica de Ionização  4.4.2. Padrão de Fragmentação  4.5. Quimiometria  4.5.1. Análise multidisciplinar  4.5.2. Aprendizado de Máquina em Química
  5. Química Teórica e Computacional  5.1. Simulação de dinâmica molecular  5.1.1. Campos de força e minimização de energia  5.1.2. Simulação de Monte Carlo em simulações de dinâmica molecular  5.2. Métodos de química quântica  5.2.1. Teoria de Hartree–Fock  5.2.2. Teoria do funcional da densidade  5.2.3. Métodos semi-empíricos  5.3. Design computacional de medicamentos  5.3.1. Acoplamento Molecular  5.3.2. Modelagem QSAR  5.3.3. Triagem Virtual
  6. Bioquímica  6.1. Cinética Enzimática  6.1.1. Cinética de Michaelis-Menten  6.1.2. Mecanismo de inibição  6.2. Metabolismo e Bioenergética  6.2.1. Glicólise  6.2.2. Ciclo do ácido cítrico  6.2.3. Cadeia de transporte de elétrons  6.3. Biologia Molecular  6.3.1. Replicação e reparo do DNA  6.3.2. Síntese de proteínas  6.3.3. Regulação Genética  6.4. Bioquímica Estrutural  6.4.1. Dobramento de Proteínas  6.4.2. Biofísica de Membranas
  7. Química Ambiental  7.1. Química Atmosférica  7.1.1. Gases de efeito estufa  7.1.2. Destruição da Camada de Ozônio  7.1.3. Poluentes do ar e fumaça  7.2. Química da Água  7.2.1. pH e dureza da água  7.2.2. Tratamento de águas residuais  7.2.3. Química Aquática  7.3. Química do Solo  7.3.1. Contaminação por metais pesados  7.3.2. pH do Solo e Capacidade Tamponante  7.3.3. Ciclo de nutrientes  7.4. Toxicologia e Segurança Química  7.4.1. Toxicocinética  7.4.2. Avaliação de Risco em Toxicologia e Segurança Química em Química Ambiental  7.4.3. Efeitos dos poluentes no ambiente

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Orbitais atômicos


Ao explorar a estrutura atômica dentro da química quântica, não se pode ignorar o importante conceito de orbitais atômicos. Estas são regiões em um átomo onde há uma alta probabilidade de encontrar um elétron. Orbitais atômicos desempenham um papel importante na definição da configuração eletrônica de um átomo e, posteriormente, no comportamento químico dos elementos.

Compreendendo o conceito de orbitais

Orbitais são obtidos a partir das funções de onda descritas na mecânica quântica. Uma equação fundamental na mecânica quântica, a equação de Schrödinger, ajuda a encontrar essas funções de onda. É representada como:

Hψ = Eψ

Aqui, H é o operador Hamiltoniano, ψ é a função de onda, e E é o valor de energia. Estas funções de onda são soluções que descrevem a probabilidade de encontrar o elétron em uma determinada região ao redor do núcleo.

Essas regiões são chamadas de orbitais atômicos e podem ser visualizadas como formas tridimensionais onde há uma probabilidade de 95% de encontrar um elétron a qualquer momento.

Tipos de orbitais atômicos

Os orbitais atômicos são classificados em diferentes tipos dependendo de sua forma. Estes incluem:

  • Orbitais-s: Estes são esféricos. Podem ser vistos como uma esfera onde a densidade eletrônica é distribuída uniformemente ao redor do núcleo. O tamanho do orbital-s aumenta à medida que o número quântico principal aumenta.
  • Orbitais-p: Estes têm a forma de halteres e estão orientados ao longo dos eixos x, y e z. Por exemplo, em um orbital-p:
  • Orbitais-d: Estes são mais complexos com uma forma de quatro lóbulos e são importantes para a química dos metais de transição. Por exemplo, os lóbulos do orbital dx^2-y^2 estão orientados ao longo dos eixos x e y.
  • Orbitais-f: Ainda mais complexos que d-orbitais, f-orbitais são importantes na descrição do comportamento dos metais de transição interna, como os lantanídeos e actinídeos.

Números quânticos e tamanhos orbitais

Números quânticos são necessários para descrever as propriedades dos orbitais atômicos, assim como um endereço é necessário para identificar a localização de uma casa. Estes números incluem:

  • Número quântico principal (n): Indica o nível de energia de um orbital, comumente conhecido como o número da camada.
  • Número quântico de momento angular (l): Determina a forma do orbital. Seu valor depende de n e varia de 0 a n-1. Por exemplo, l = 0 representa um orbital-s, l = 1 representa um orbital-p, e assim por diante.
  • Número quântico magnético (ml): Descreve a orientação do orbital no espaço. Seu valor pode variar de -l a +l.
  • Número quântico de spin (ms): Este indica o spin do elétron dentro do orbital, que pode assumir o valor de +1/2 ou -1/2.

Importância dos orbitais na ligação química

Orbitais atômicos desempenham um papel importante na formação de ligações químicas.

Quando dois átomos se aproximam, seus orbitais atômicos sobrepõem-se. Esta sobreposição leva à formação de orbitais moleculares, que é descrita pela interferência construtiva ou destrutiva das funções de onda atômica.

  • Orbital de ligação: Formado devido à interferência construtiva, resultando em menor energia entre os núcleos e aumento da densidade eletrônica, o que estabiliza a ligação.
  • Orbital antiligante: Formado devido à interferência destrutiva, caracterizado por um nó entre os núcleos, o que aponta para a instabilidade.

Por exemplo, na molécula de hidrogênio (H2), os dois orbitais 1s de H se sobrepõem para formar orbitais moleculares σ (sigma).

Visualizando classes com densidade de probabilidade

Uma maneira eficaz de observar orbitais é através de um gráfico de densidade de probabilidade, que mostra onde o elétron é mais provável de ser encontrado. Por exemplo, como expresso graficamente com uma função de distribuição radial:

0RPossibilidade

A curva vermelha mostra a densidade de probabilidade de um elétron dentro do orbital-s.

Configuração eletrônica e princípio de Aufbau

O conceito de orbitais é importante para explicar a configuração eletrônica dos átomos, que prevê a distribuição de elétrons entre os orbitais. De acordo com o princípio de Aufbau, os elétrons preenchem orbitais de baixa energia antes de preencher orbitais de alta energia. Assim, a ordem geral de preenchimento dos orbitais é:

1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p...

Esta ordem é afetada tanto pelo bloqueio de elétrons quanto pelos níveis de energia dos subníveis.

Explicar orbitais atômicos é fundamental para compreender tópicos avançados em química, desempenhando um papel vital na determinação da forma molecular, reatividade química e propriedades de ligação. Familiarizar-se com este conceito ajuda a explorar fenômenos moleculares mais complexos e o comportamento da matéria sob diferentes condições.


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