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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Cinética química


A cinética química é um ramo da físico-química que estuda as taxas das reações químicas e as etapas nas quais ocorrem. É um campo de estudo importante, pois entender a velocidade e os mecanismos das reações químicas ajuda os químicos a controlá-las, otimizar processos industriais e entender fenômenos naturais.

Os fundamentos das taxas de reação

Na cinética química, a taxa de reação é uma medida de quão rapidamente a concentração dos reagentes diminui ou quão rapidamente a concentração dos produtos aumenta. A taxa de uma reação química pode ser expressa como:

Taxa = -d[A]/dt = d[B]/dt

Aqui, [A] e [B] são as concentrações do reagente A e do produto B, respectivamente. O sinal negativo indica que a concentração de A está diminuindo à medida que a reação prossegue.

Fatores que afetam a taxa de reação

Concentração

Alterar a concentração dos reagentes pode afetar a taxa da reação. Em geral, aumentar a concentração dos reagentes aumenta a taxa de reação, pois mais partículas podem colidir.

Temperatura

Aumentar a temperatura geralmente aumenta a taxa da reação. Isso ocorre porque temperaturas mais altas aumentam a energia cinética das moléculas, levando a colisões mais eficazes. A equação de Arrhenius pode descrever este efeito:

k = Ae^(-Ea/RT)

onde k é a constante de taxa, A é o fator pré-exponencial, Ea é a energia de ativação, R é a constante dos gases e T é a temperatura em Kelvin.

Área de superfície

A maior área de superfície de um reagente sólido aumenta a taxa da reação porque mais partículas são expostas para reagir.

Catalisador

Catalisadores aumentam a taxa de uma reação sem serem consumidos no processo. Eles funcionam diminuindo a energia de ativação necessária para a reação prosseguir.

Mecanismo de reação

Os mecanismos de reação descrevem a sequência passo a passo de reações elementares pelas quais uma transformação química global ocorre. Os mecanismos são essenciais para entender como as reações ocorrem a nível molecular.

Exemplo de um mecanismo de reação

Considere a reação entre NO2 e CO para formar NO e CO2.

NO2 + CO → NO + CO2

Isso pode acontecer através das seguintes etapas elementares:

Etapa 1: NO2 + NO2 → NO + NO3
Etapa 2: NO3 + CO → NO2 + CO2

Essas etapas elementares devem ser incluídas na equação equilibrada geral. A taxa da reação é frequentemente determinada pela etapa mais lenta, conhecida como etapa determinante da taxa.

Ordem da reação

A ordem de uma reação refere-se à potência à qual o termo de concentração na equação de taxa é elevado. As ordens de reação são determinadas experimentalmente e podem ser descritas como segue:

Taxa = k[A]^m[B]^n

onde m e n representam a ordem relativa dos reagentes A e B, respectivamente.

Reações de ordem zero

Para reações de ordem zero, a taxa é independente da concentração do reagente.

Taxa = k

Um exemplo disso é a decomposição de amônia numa superfície de platina a alta pressão.

Reações de primeira ordem

A taxa de uma reação de primeira ordem é proporcional à concentração do reagente.

Taxa = k[A]

Exemplo: decaimento radioativo.

Reações de segunda ordem

Para reações de segunda ordem, a velocidade é proporcional ao quadrado da concentração de um único reagente ou proporcional ao produto das concentrações de dois reagentes diferentes.

Taxa = k[A]^2 ou Taxa = k[A][B]

Papel da teoria das colisões

A teoria das colisões ajuda a explicar como as reações químicas ocorrem e por que ocorrem em taxas diferentes. Segundo essa teoria:

  • Para que uma reação aconteça, as moléculas devem colidir umas com as outras.
  • Nem todas as colisões resultam em uma reação; apenas aquelas com energia suficiente e a orientação certa produzirão uma reação.

Visualização: Teoria das colisões

Molécula A Molécula B Colisão bem-sucedida

Conclusão

Entender a cinética química é importante tanto para a química teórica quanto para processos industriais. Manipulando cuidadosamente variáveis como concentrações, temperatura e catalisadores, os químicos podem controlar as taxas de reação e projetar processos químicos mais eficientes. Estruturas teóricas como a teoria das colisões e a teoria do estado de transição fornecem insights profundos sobre a dinâmica molecular das reações.

Em conclusão, a cinética química é um campo de estudo fundamental que combina teoria e aplicações práticas. Ela abre a porta para novas tecnologias e processos que podem avançar nos avanços na fabricação química, farmacêuticos e na ciência ambiental.


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