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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Espectroscopia de ressonância magnética nuclear


A espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN) é uma técnica analítica poderosa usada na química física para determinar a estrutura das moléculas. Funciona com base nas propriedades magnéticas de certos núcleos. A espectroscopia de RMN é particularmente útil porque fornece informações detalhadas sobre a estrutura, dinâmica, estado de reação e ambiente químico das moléculas.

Fundamentos da RMN

A RMN baseia-se nas propriedades magnéticas dos núcleos atômicos. Nem todos os núcleos são adequados para análise por RMN; eles devem ter uma propriedade chamada spin. Núcleos com números atômicos ou de massa ímpares têm um spin nuclear líquido, que dá origem a um momento magnético. Os núcleos mais comuns estudados por RMN são ^{1}H e ^{13}C

B₀ Direção do Spin

Núcleos com spin em um campo magnético (B₀)

O conceito de spin

O conceito de spin nuclear é central para a RMN. Spin é uma propriedade mecânica quântica, e para a RMN, descrevemo-lo usando termos como número quântico de spin. Núcleos com um número quântico de spin (I), como ^{1}H (I = 1/2), têm um momento magnético devido ao seu spin.

Na ausência de um campo magnético externo, os momentos magnéticos estão orientados aleatoriamente. Após a aplicação de um campo magnético (denotado como B₀), esses momentos magnéticos se alinham paralelamente ou em oposição ao campo. O alinhamento paralelo é o estado de menor energia, enquanto a direção oposta é o estado de maior energia.

Condição de ressonância

Quando os núcleos são expostos à radiação eletromagnética em uma frequência específica de seu ambiente magnético, eles podem absorver energia e alternar entre estados de energia. Isso é conhecido como estado de ressonância e produz um sinal de RMN detectável. A frequência na qual isso ocorre é conhecida como frequência de Larmor.

Baixa Energia Alta Energia Frequência de Transição

Transições de Nível Energético em RMN

Interpretação de espectros de RMN

Os espectros de RMN fornecem várias informações importantes sobre a estrutura molecular:

  • Deslocamento químico: Posição no gráfico espectral. Ele nos informa sobre o ambiente eletrônico do núcleo.
  • Multiplicidade: Divisão de sinais, refletindo interações entre núcleos.
  • Integração: A área sob os picos indica o número de núcleos.

Deslocamentos químicos: Os deslocamentos químicos são observados como picos no espectro e são medidos em partes por milhão (ppm). Eles revelam o ambiente ao redor do núcleo ao indicar efeitos de blindagem ou desblindagem eletrônica.

Exemplo:
- O próton ligado ao carbono adjacente a um átomo eletronegativo como o oxigênio será desprotegido e deslocado para baixo (maior ppm).
- Prótons aromáticos ressoam mais baixos que prótons alifáticos.

J-acoplamento e divisão spin-spin

O acoplamento spin-spin entre núcleos resulta no sinal de RMN sendo dividido em múltiplos picos, chamados de "multipletos". Essa divisão ou acoplamento é quantificada usando a constante de acoplamento J, medida em hertz (Hz).

Exemplo:
- Os picos podem dividir-se em dupletos, tripletos, etc., devido a interações entre prótons em átomos de carbono adjacentes na molécula.
- Por exemplo, considere o álcool etílico: os prótons metílicos podem aparecer como tripletos devido ao grupo vizinho dos dois prótons metilênicos.
Dupleto Tripletos Quarteto

Ilustração de múltiplos picos devido ao J-acoplamento

Espectrômetros e técnicas de RMN

O espectrômetro de RMN consiste em um poderoso ímã, um transmissor e receptor de radiofrequência (RF) e um computador para analisar os dados. A amostra é colocada em um campo magnético, e pulsos de RF são aplicados. Os sinais resultantes são detectados e usados para criar um espectro de RMN.

Na RMN moderna, o método de transformada de Fourier (FT-RMN) é usado para converter sinais no domínio do tempo em espectros no domínio da frequência, sendo mais rápido e preciso do que o método de onda contínua anterior.

Aplicações da espectroscopia de RMN

A RMN é usada na química, bioquímica, medicina e física. Algumas aplicações incluem:

  • Elucidação estrutural: Determinação da estrutura de compostos orgânicos.
  • Estudos dinâmicos: Observação de movimentos e interações moleculares.
  • Análise quantitativa: Medição de concentrações em misturas.
  • Diagnóstico médico: Imagem por ressonância magnética no campo médico.
Exemplo:
- Determinar a estrutura tridimensional de proteínas em solução.
- Investigar o metabolismo de carboidratos através da RMN do 13C em abundância natural.

Técnicas avançadas de RMN

Várias técnicas avançadas de RMN foram desenvolvidas:

  • RMN 2D: Fornece informações sobre correlações entre núcleos, por exemplo, COSY, HSQC e NOESY.
  • RMN no estado sólido: Usada para estudar moléculas em formas sólidas.
  • Spinning mágico de ângulo de alta resolução (HRMAS): Útil para amostras com propriedades tanto sólidas quanto líquidas.

Essas técnicas ampliam a capacidade da RMN de estudar sistemas complexos, como membranas, sólidos e grandes biomoléculas.

Conclusão

A espectroscopia de ressonância magnética nuclear é uma ferramenta versátil e valiosa na química moderna e em campos relacionados. Sua capacidade de fornecer informações detalhadas sobre a estrutura e dinâmica molecular é incomparável por outros métodos analíticos. Com os avanços tecnológicos contínuos, seu alcance de aplicações continua a se expandir, proporcionando insights em sistemas moleculares cada vez mais complexos.


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