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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Reações em Cadeia e Polimerização


A cinética química foca na compreensão das taxas de reações químicas e dos passos nos quais ocorrem. Esse conhecimento nos ajuda a entender como moléculas interagem, se transformam e formam produtos. Dois processos importantes frequentemente discutidos em cinética química são as reações em cadeia e a polimerização. Ambos envolvem sequências complexas de reações, embora ocorram em diferentes contextos e aplicações.

Reações em cadeia: Uma visão detalhada

As reações em cadeia são sequências de reações onde um intermediário reativo, muitas vezes um radical, facilita a transformação de reagentes em produtos por meio de uma série de etapas de propagação. Essas reações podem progredir muito rapidamente e às vezes produzir resultados explosivos.

Fase inicial

O primeiro passo em uma reação em cadeia é o passo de iniciação. Durante este passo, intermediários reativos são produzidos, geralmente através de decomposição térmica, fotólise ou reações com outros produtos químicos.

Exemplo:

Considere a reação de cloro e hidrogênio:

Cl 2 → 2 Cl•

Aqui, o gás de cloro absorve energia (por exemplo, luz UV) para formar dois radicais de cloro (Cl•).

Fase de proliferação

Nas etapas de propagação, substâncias intermediárias reagem com moléculas estáveis para formar novas substâncias intermediárias e produtos. A propagação geralmente envolve a conversão de reagentes iniciais em produtos finais.

Exemplo:

Continuando a reação de cloro e hidrogênio, a propagação da cadeia envolve dois passos principais:

1. Cl• + H 2 → HCl + H• 2. H• + Cl 2 → HCl + Cl•

Esses passos reciclam os intermediários reativos H• e Cl•, permitindo que a reação continue.

Fase de terminação

As reações em cadeia não continuam indefinidamente. A terminação ocorre quando os intermediários reativos se combinam para formar moléculas estáveis, deixando os intermediários em baixa quantidade.

Exemplo:

A terminação pode ocorrer da seguinte forma:

Cl• + Cl• → Cl 2 H• + H• → H 2

Essas reações removem radicais do sistema, inibindo, assim, reações adicionais.

Representação visual

+------------------+
| Iniciação       |
+------------------+
⬇
1. Cl 2 → 2 Cl•
+------------------+
| Propagação      |
+------------------+
⬇
2. Cl• + H 2 → HCl + H•
3. H• + Cl 2 → HCl + Cl•
+------------------+
| Terminação      |
+------------------+
⬇
4. Cl• + Cl• → Cl 2
5. H• + H• → H 2

Reações de polimerização

A polimerização envolve a ligação de unidades de monômero em longas cadeias repetitivas conhecidas como polímeros. Essas reações são importantes na fabricação de muitos tipos de materiais, desde plásticos até fibras sintéticas.

Polimerização por adição

A polimerização por adição ou crescimento em cadeia geralmente envolve monômeros insaturados (como alcenos) que formam polímeros através das etapas de iniciação, propagação e terminação.

Iniciação da polimerização

Um iniciador radical inicia a polimerização ao reagir com uma unidade de monômero, formando um radical que pode propagar a reação.

Exemplo:

Considere a polimerização de polietileno a partir de etileno:

Iniciador → Iniciador•
Iniciador• + CH 2 =CH 2 → Iniciador-CH 2 -CH 2 •

O radical do iniciador ataca a ligação dupla do etileno, produzindo um novo radical.

Difusão na polimerização

Durante a propagação, a extremidade da cadeia ativa adiciona mais monômeros, causando o crescimento da cadeia polimérica.

Exemplo:

Esta série progride da seguinte forma:

Iniciador-CH 2 -CH 2 • + CH 2 =CH 2 → Iniciador-(CH 2 -CH 2 ) 2 •

Este processo continua, consumindo mais moléculas de etileno e estendendo a cadeia polimérica.

Terminação da polimerização

A terminação na polimerização por adição pode ocorrer como resultado de eventos de adição ou desproporcionamento.

Exemplo:

Dois cenários possíveis de terminação:

1. Combinação: Iniciador-(CH 2 -CH 2 ) n • + Iniciador-(CH 2 -CH 2 ) m • → Iniciador-(CH 2 -CH 2 ) n+m -Iniciador
2. Desproporcionamento: Iniciador-(CH 2 -CH 2 ) n • + Iniciador-(CH 2 -CH 2 ) m • → Polímero terminado

Isso interrompe o processo de polimerização.

Polimerização por crescimento em etapas

Em contraste com a polimerização por adição, a polimerização por crescimento em etapas envolve a reação aleatória de monômeros bifuncionais ou multifuncionais.

Exemplo:

Produção de nylon via policondensação de hexametilenodiamina e ácido adípico:

NH 2 -(CH 2 ) 6 -NH 2 + HOOC-(CH 2 ) 4 -COOH → [-NH-(CH 2 ) 6 -NH-CO-(CH 2 ) 4 -COO-] n + (2n - 1) H 2 O

Esta polimerização ocorre através da formação e expansão de diferentes tamanhos moleculares até se tornarem um polímero.

Representação visual

+----------------------+
| Fase de Iniciação    |
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⬇
Iniciador → Iniciador•
Iniciador• + Monômero → Iniciador-Monômero•
+----------------------+
| Fase de Propagação   |
+----------------------+
⬇
Iniciador-Monômero• + Monômero → Iniciador-(Monômero) n •
+----------------------+
| Fase de Terminação   |
+----------------------+
⬇
Combinação ou Desproporcionamento

Importância das reações em cadeia e polimerização

Compreender as reações em cadeia e a polimerização é importante em uma variedade de aplicações industriais. As reações em cadeia são fundamentais em processos de combustão, onde o controle é crucial para garantir segurança e eficiência. No campo dos polímeros, dominar as técnicas de polimerização permite otimizar as propriedades de plásticos e resinas para usos específicos, desde materiais do dia a dia até aplicações tecnológicas avançadas.

Exemplos textuais

Considere a indústria automotiva, que depende fortemente da polimerização. Pneus, peças plásticas e revestimentos são produtos de reações de polimerização bem projetadas. As reações em cadeia também são importantes em motores de combustão interna, onde reações explosivas controladas de hidrocarbonetos acionam veículos.

Conclusão

O equilíbrio cuidadoso dos passos de iniciação, propagação e terminação garante a liberação eficiente e controlada de energia ou formação de materiais em ambas as reações em cadeia e polimerização. Avanços nesta área facilitam inovações na ciência de polímeros e química sustentável.


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Reações em Cadeia e Polimerização

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