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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Eletroquímica


A eletroquímica é um ramo da química física que trata do estudo da relação entre a eletricidade e as reações químicas. O campo abrange uma ampla gama de fenômenos e aplicações, desde as funções de uma bateria ou célula simples até processos eletroquímicos industriais complexos. Nesta explicação abrangente, exploraremos profundamente os conceitos básicos, termos e aplicações da eletroquímica, mantendo a linguagem o mais simples e clara possível.

Conceitos básicos

Para entender a eletroquímica, é necessário compreender os conceitos fundamentais que regem este campo. Os conceitos primários incluem reações de oxidação-redução (reações redox), eletrodos, eletrólitos e células.

1. Reações de oxidação-redução

Reações de oxidação-redução (redox) são reações químicas que envolvem a transferência de elétrons entre duas espécies. Aqui está uma equação simples que descreve uma reação redox:

Oxidação: Fe → Fe 2+ + 2e - Redução: Cu 2+ + 2e - → Cu Reação Geral: Fe + Cu 2+ → Fe 2+ + Cu

Neste exemplo, o ferro (Fe) perde elétrons e é oxidado, enquanto os íons de cobre (Cu 2+) ganham elétrons e são reduzidos.

2. Eletrodo

Os eletrodos são materiais condutores que permitem a entrada ou saída de elétrons no sistema. Os tipos de eletrodos são:

- Ânodo: O eletrodo onde ocorre a oxidação. - Cátodo: O eletrodo onde ocorre a redução. Uma maneira fácil de lembrar é que "ânodo" e "oxidação" começam com uma vogal, e "cátodo" e "redução" começam com uma consoante.

Exemplo: Em uma célula galvânica, essa designação é seguida quando a bateria está em uso.

3. Eletrólitos

Eletrólitos são substâncias que contêm íons livres que os tornam condutores elétricos. Geralmente, são soluções de ácidos, bases ou sais. Por exemplo, o cloreto de sódio (NaCl) dissolvido em água se dissocia em íons Na + e Cl−, que podem conduzir uma corrente elétrica.

4. Célula eletroquímica

As células eletroquímicas são dispositivos que são capazes de gerar energia elétrica a partir de uma reação química ou facilitar uma reação química por meio da introdução de energia elétrica. Existem dois tipos principais:

- Células galvânicas (células voltaicas): convertem energia química em energia elétrica espontaneamente. Um exemplo disso é uma bateria simples. 
Exemplo: Célula de Daniell Reação do Ânodo: Zn → Zn 2+ + 2e - Reação do Cátodo: Cu 2+ + 2e - → Cu Reação Líquida da Célula: Zn + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu
- Células eletrolíticas: utilizam energia elétrica para conduzir uma reação química não espontânea.

Leis fundamentais da eletroquímica

Existem algumas regras e princípios importantes para entender os processos eletroquímicos.

1. Leis de Faraday da eletrólise

Michael Faraday forneceu regras quantitativas sobre a quantidade de matéria transferida durante a eletrólise.

  • Primeira Lei: A massa da substância convertida no eletrodo é diretamente proporcional à quantidade de eletricidade (carga) que passa através do eletrólito.
  • Segunda Lei: As massas de diferentes substâncias liberadas pela mesma quantidade de eletricidade que passa através de um eletrólito são proporcionais aos seus pesos equivalentes.

2. Equação de Nernst

A equação de Nernst fornece a dependência do potencial da célula em relação à temperatura, pressão e concentração:

E = E 0 - (RT/nF) * ln(Q)

Onde:

- ( E ) é o potencial da célula. - ( E_0 ) é o potencial padrão da célula. - ( R ) é a constante dos gases. - ( T ) é a temperatura em Kelvin. - ( n ) é o número de mols de elétrons. - ( F ) é a constante de Faraday. - ( Q ) é o quociente da reação. E Célula

Aplicações da Eletroquímica

A eletroquímica desempenha um papel vital em uma variedade de indústrias e avanços científicos.

1. Bateria

As baterias são onipresentes no fornecimento de energia para dispositivos eletrônicos e veículos. Elas produzem eletricidade com base em reações eletroquímicas. Tipos comuns incluem baterias de chumbo-ácido, íon-lítio e alcalinas.

2. Galvanoplastia

A galvanoplastia envolve o revestimento de uma fina camada de um metal sobre outro. Este processo é utilizado para prevenir ferrugem, melhorar a aparência e reduzir o atrito.

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Por exemplo, revestir ferro com níquel dá ao ferro uma boa resistência à ferrugem.

3. Eletrólise

A eletrólise é usada na extração e purificação de metais e na produção de compostos químicos como cloro e hidrogênio. Um exemplo básico é a eletrólise do cloreto de sódio aquoso para produzir gás cloro e gás hidrogênio.

4. Células a combustível

As células a combustível são dispositivos que convertem energia química diretamente em energia elétrica, permitindo alta eficiência e baixo impacto ambiental. Células a combustível de hidrogênio são um exemplo primordial:

Reação do Ânodo: 2H 2 → 4H + + 4e - Reação do Cátodo: O 2 + 4H + + 4e - → 2H 2 O Reação Geral: 2H 2 + O 2 → 2H 2 O

Conclusão

A eletroquímica é um campo versátil que combina química e eletricidade, com implicações de grande alcance em energia, ciência de materiais e tecnologia ambiental. Os princípios subjacentes a essa disciplina são cruciais no avanço de tecnologias para um futuro sustentável. Compreender os conceitos básicos e complexos da eletroquímica pode estimular inovações e melhorar as tecnologias existentes, tornando-se uma pedra angular da química moderna.


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