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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Hibridização e ligação química


Hibridização e ligação química são conceitos fundamentais para entender a estrutura e o comportamento das moléculas. Na química quântica, essas ideias nos ajudam a explicar como os átomos se combinam e formam moléculas com geometrias e propriedades únicas. Este guia abrangente visa dividir esses tópicos complexos em termos facilmente compreensíveis, apoiado por explicações textuais e exemplos visuais.

Entendendo a ligação química

No núcleo da estrutura molecular está o conceito de ligação química. Os átomos alcançam configurações mais estáveis ao se ligarem uns aos outros. Os principais tipos de ligações químicas incluem ligações covalentes, iônicas e metálicas:

  • Ligação covalente: Envolve o compartilhamento de pares de elétrons entre átomos. As ligações covalentes ocorrem principalmente entre átomos não metálicos. Um exemplo disso é a formação de ligação entre dois átomos de hidrogênio para formar uma molécula de hidrogênio (H2).
  • Ligação iônica: Envolve a transferência de elétrons de um átomo para outro, resultando na formação de íons. Um exemplo disso é a ligação no cloreto de sódio (NaCl), onde o sódio transfere um elétron para o cloro.
  • Ligação metálica: Este tipo de ligação é encontrado em metais, onde os elétrons se movem livremente na rede de cátions metálicos, contribuindo para propriedades como condutividade e maleabilidade.

Teoria do orbital molecular

A teoria do orbital molecular (MO) fornece uma compreensão mais profunda de como os átomos combinam orbitais atômicos para formar orbitais moleculares. Quando orbitais atômicos se sobrepõem, formam novos orbitais onde os elétrons podem residir, esses são os orbitais moleculares. De acordo com a teoria MO, os orbitais moleculares podem ser de ligação ou antiligação:

  • Orbitais moleculares de ligação: Esses surgem da interferência construtiva dos orbitais atômicos e são de menor energia do que os orbitais originais. Os elétrons nesses orbitais ajudam a estabilizar a molécula.
  • Orbitais moleculares de antiligação: Esses surgem da interferência destrutiva e têm alta energia. Elétrons nesses orbitais podem desestabilizar uma molécula.

Uma maneira simples de representar esses conceitos visualmente:

Molécula de O_2: sigma* antiligação |________| | | * | | pi* antiligação |________| | | * | | * | | |________| | | pi ligação |________| | | * | | * | | |________| | | * sigma ligação As "estrelas" denotam orbitais de antiligação

Conceito de hibridização

A hibridização é um conceito introduzido para explicar a geometria molecular. Envolve a combinação de orbitais atômicos para formar novos orbitais híbridos que são degenerados, ou de igual energia. Os orbitais híbridos podem explicar as formas das moléculas e prever o comportamento dos átomos em compostos químicos.

Tipos de hibridização

Os diferentes tipos de hibridização são os seguintes:

  • Hibridização sp: Ocorre quando um orbital s e um orbital p se combinam para formar dois orbitais híbridos sp equivalentes. Isso leva a uma geometria linear, como visto em BeF2 e acetileno C2H2. 
    BeF_2: Be: 1s^2 2s^1 2p^1 --> sp F-Be-F (geometria linear) sp sp FF ---|------------|---- 180°
  • Hibridização sp2: Nesta, um orbital s e dois orbitais p se combinam para formar três orbitais sp2. Isso geralmente resulta em uma estrutura plana trigonal, como visto em BF3 e etileno C2H4. 
    BF_3: B: 1s^2 2s^1 2p^2 --> sp^2 F | - B - F | F (Geometria plana trigonal) sp^2 sp^2 sp^2 F | | / --|-------|-- / 120°
  • Hibridização sp3: Um orbital s e três orbitais p se combinam para formar quatro orbitais sp3 equivalentes que são tetraédricos em forma. Exemplos incluem CH4 e NH3. 
    CH_4: C: 1s^2 2s^1 2p^3 --> sp^3 H | - C - H | HH sp^3 H  H --|-------|-- 109,5°

Visualização de orbitais híbridos

Para visualizar melhor os orbitais hibridizados, considere o seguinte exemplo de molécula hibridizada sp^3, como o metano CH4:

CH_4: Exemplo Tetraédrico H | H---C---H | H Os orbitais híbridos sp^3 se organizam de maneira a minimizar a repulsão, resultando em um ângulo de ligação de aproximadamente 109,5°.

Aplicações de hibridização e ligação

Os conceitos de hibridização e ligação são importantes em vários contextos químicos:

  1. Química orgânica: Entender a hibridização é essencial para prever a estrutura e reatividade de moléculas orgânicas.
  2. Química inorgânica: Os metais de transição frequentemente formam íons complexos onde a hibridização pode explicar a geometria incomum.
  3. Ciência dos materiais: A hibridização ajuda no design de novos materiais com propriedades eletrônicas específicas.

Conclusão

A hibridização e a ligação química são fundamentais para o campo da química, fornecendo informações sobre a estrutura e o comportamento das moléculas. Através dos modelos de hibridização, os químicos podem prever a geometria molecular e os ângulos de ligação. Em particular, a teoria do orbital molecular complementa a hibridização ao descrever como os elétrons estão distribuídos dentro dessas moléculas. Juntos, esses conceitos formam a base para entender o vasto e diversificado mundo da química.


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Hibridização e ligação química

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