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

Pós-graduação ↓


Química Física


A química física é um ramo fundamental da química que combina os princípios da física e da química para entender como a matéria se comporta em nível molecular e atômico. Ela fornece explicações detalhadas para vários fenômenos macroscópicos que resultam de interações moleculares. A química física aplica conceitos como termodinâmica, mecânica quântica, mecânica estatística e cinética para estudar e entender as propriedades físicas das moléculas e suas reações químicas.

Conceitos básicos

A química física possui vários conceitos centrais que servem como base para o assunto:

1. Termodinâmica

A termodinâmica lida com o estudo do calor e da temperatura e sua relação com a energia e o trabalho. Ela descreve o comportamento macroscópico dos sistemas e pode ser resumida com quatro leis fundamentais:

A primeira lei da termodinâmica afirma que a energia não pode ser criada ou destruída, apenas transformada. Esta é frequentemente referida como o princípio de conservação de energia. A expressão matemática é:

ΔU = Q - W

onde ΔU é a variação na energia interna do sistema, Q é o calor adicionado ao sistema e W é o trabalho realizado pelo sistema.

A segunda lei da termodinâmica afirma que a entropia total de um sistema isolado nunca pode diminuir ao longo do tempo. A entropia é uma medida de desordem ou aleatoriedade. Um exemplo disso é o derretimento do gelo, onde a estrutura ordenada do gelo se transforma em água líquida mais aleatória.

Terceira lei da termodinâmica: À medida que a temperatura se aproxima do zero absoluto, a entropia de um cristal ideal se aproxima de zero. Isto mostra que é impossível atingir o zero absoluto em um número finito de etapas.

A lei zero da termodinâmica trata do equilíbrio térmico e forma a base da medição de temperatura.

2. Química quântica

A química quântica aplica os princípios da mecânica quântica ao estudo das moléculas. Ela fornece uma compreensão detalhada de como os elétrons estão distribuídos em átomos e moléculas e descreve a natureza quantizada dos níveis de energia.

Um modelo mecânico quântico elementar é a equação de Schrödinger, que fornece uma maneira de calcular a distribuição de probabilidade dos elétrons:

ĤΨ = EΨ

onde Ĥ é o operador Hamiltoniano, Ψ é a função de onda e E é a energia do sistema.

NúcleoE-E-

Ilustração do modelo de nuvem de elétrons ao redor do núcleo. Na química quântica, os elétrons são representados por modelos probabilísticos, em vez de órbitas fixas.

3. Mecânica estatística

A mecânica estatística relaciona os estados microscópicos das partículas às propriedades macroscópicas, como temperatura e pressão. Ela usa estatísticas para relacionar um conjunto de comportamentos moleculares às propriedades termodinâmicas. A distribuição de Boltzmann é um conceito importante:

P(E) = g(E)exp(-E/kT)/Z

onde P(E) é a probabilidade de um sistema estar em um estado com energia E, g(E) é a degenerescência do estado, k é a constante de Boltzmann, T é a temperatura e Z é a função de partição.

4. Cinética química

A cinética química estuda as taxas de reações químicas e os fatores que afetam essas taxas. Ela ajuda a entender quão rapidamente uma reação procederá e qual é o mecanismo por trás da reação.

Uma expressão importante na cinética é a lei da taxa, que relaciona a taxa de uma reação às concentrações dos reagentes:

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

onde k é a constante de taxa, [A] e [B] são as concentrações dos reagentes, e m e n são suas ordens de reação, respectivamente.

Aplicações da química física

A química física possui muitas aplicações em diferentes campos científicos. Algumas aplicações incluem:

  • Projeto e síntese de novos materiais.
  • Entendimento e promoção da conversão eficiente de energia em células de combustível e baterias.
  • Desenvolvimento de produtos farmacêuticos através do design racional de medicamentos.
  • Química ambiental para controle de poluição e iniciativa de química verde.

Exemplos e modelos

1. Lei dos gases ideais

A lei dos gases ideais é uma equação importante na química física e fornece uma relação simples entre a pressão, volume e temperatura de um gás ideal:

PV = nRT

onde P é a pressão, V é o volume, n é o número de moles, R é a constante dos gases ideais e T é a temperatura.

2. Equação de Van der Waals

Para gases reais, a lei dos gases ideais nem sempre se aplica. A equação de Van der Waals aborda o comportamento não ideal:

[P + a(n/V)^2](V/n - b) = RT

onde a e b são constantes específicas para cada gás, responsáveis pelas forças intermoleculares e pelo volume ocupado pelas moléculas de gás, respectivamente.

Volume (V)Pressão(P)

O gráfico acima mostra a curva de Van der Waals, que destaca desvios do comportamento de gás ideal e mostra como gases reais interagem.

3. Diagrama de fases

Diagramas de fases são representações gráficas que mostram a fase de uma substância em diferentes temperaturas e pressões. Eles são indispensáveis no estudo das propriedades e transições de fase da matéria.

SólidoLíquidoGásTemperaturaPressão

O diagrama de fases mostra a relação entre temperatura e pressão, juntamente com as fases sólida, líquida e gasosa de uma substância.

Conclusão

A química física é um campo vasto que fundamenta nossa compreensão dos processos químicos que ocorrem dentro e ao nosso redor. Ao combinar conceitos da física com fenômenos químicos, ela permite que cientistas entendam interações complexas em nível molecular e desenvolvam aplicações práticas em uma variedade de campos, incluindo biologia, ciência dos materiais e ciência ambiental. À medida que você se aprofunda no estudo da química física, descobrirá que seus princípios são não apenas centrais para o campo da química, mas também informam e influenciam muitas outras disciplinas científicas.


Pós-graduação → 1


U
username
0%
concluído em Pós-graduação

Próximo (1.1) →
Termodinâmica

Comentários 



Química Física

https://www.chemistryelite.com/g/1?ceal=pt