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 IR


A espectroscopia de infravermelho (IR) é uma técnica poderosa usada para identificar e estudar produtos químicos analisando a interação da luz infravermelha com moléculas. Na química orgânica, é particularmente útil para determinar a estrutura de compostos orgânicos, identificando grupos funcionais.

Princípios da espectroscopia IR

Quando moléculas absorvem luz infravermelha, experimentam mudanças em seus estados vibracionais. Essas vibrações estão associadas com as ligações dentro da molécula. Cada ligação na molécula pode vibrar de várias maneiras; estas incluem o alongamento (onde o comprimento da ligação se alonga e encurta) e o dobramento (onde o ângulo entre as ligações muda).

As frequências específicas nas quais a molécula absorve luz IR correspondem às energias necessárias para alterar os estados vibracionais da molécula. Cada tipo de ligação diferente, ou uma ligação particular em uma molécula, terá um espectro de absorção específico. Ao analisar esse espectro, os químicos podem inferir quais grupos funcionais estão presentes na molécula.

Componentes do espectrômetro IR

Um espectrômetro IR tem três componentes principais:

  • Fonte de radiação: Emite um espectro amplo de luz infravermelha.
  • Monocromador: Separa as diferentes frequências de luz IR para que possam ser medidas individualmente.
  • Detector: Mede a intensidade da luz IR transmitida ou refletida e fornece dados que podem ser usados para gerar um espectro IR.

Espectro IR

O espectro IR é um gráfico de luz IR transmitida (no eixo y) versus frequência ou comprimento de onda (no eixo x). Ele exibe picos correspondentes a energias específicas absorvidas pelas vibrações moleculares da amostra. A frequência da luz é geralmente declarada em números de onda, que são expressos em centímetros recíprocos (cm-1).

Número de onda (cm-1) Comunicação %

As regiões principais mais informativas no espectro IR são as seguintes:

  • Região de impressão digital (600-1500 cm-1): Esta região contém picos complexos exclusivos para cada molécula, semelhantes a uma impressão digital.
  • Região do grupo funcional (1500-4000 cm-1): Esta é a região onde aparecem os alongamentos devido aos grupos funcionais (por exemplo, -OH, -NH, C=O).

Interpretando o espectro IR

Para interpretar o espectro IR, identifique os picos importantes associados com as vibrações das ligações e correlacione-os com possíveis grupos funcionais dentro da molécula. Aqui está como identificar alguns grupos funcionais comuns:

Grupo hidroxila (-OH)

O pico do grupo -OH fica entre 3200-3600 cm-1. Essa largura surge devido à ligação de hidrogênio.

Alongamento OH

Exemplo: Considere o etanol, que possui um pico característico devido à vibração de alongamento –OH.

C2H5OH

Grupo carbonila (C=O)

O grupo carbonila tem um pico nítido e forte que geralmente ocorre perto de 1700 cm-1. Este é um indicador chave para a presença de aldeídos, cetonas, ácidos carboxílicos, ésteres e outros compostos contendo carbonila.

Alongamento C=O

Exemplo: A acetona exibirá uma proeminente banda C=O.

CH3COCH3

Grupo amino (-NH2)

Os grupos amino mostram dois picos de alongamento NH devido ao alongamento simétrico e assimétrico, aparecendo em torno de 3300-3500 cm-1.

Alongamento NH2

Exemplo: A amônia (NH3) mostraria essas bandas.

Análise de espectros IR complexos

Analisar espectros complexos envolve comparar dados espectrais conhecidos de estruturas conhecidas semelhantes. Quando múltiplos grupos funcionais estão presentes, os espectros podem se tornar complexos. Pode haver picos sobrepostos, especialmente na região de impressão digital, o que complica a análise.

Para substâncias com estrutura conhecida, a comparação de intensidades, frequências exatas e formas (como picos agudos ou largos) são importantes para determinar propriedades moleculares.

Limitações da espectroscopia IR

Apesar de suas vantagens, a espectroscopia IR tem limitações:

  • Falta de detalhes: A espectroscopia IR fornece informações sobre grupos funcionais, mas não elucida a estrutura molecular completa.
  • Misturas complexas: O IR é menos eficaz para misturas complexas porque picos sobrepostos podem obscurecer os dados.
  • Ligações não polares: Ligações não polares, como O=O, não absorvem radiação IR, fazendo com que os espectros de moléculas diatômicas homonucleares desapareçam.

Aplicações da espectroscopia IR

A espectroscopia IR é amplamente utilizada em:

  • Identificação: Confirmar a presença de grupos funcionais em um composto orgânico.
  • Controle de qualidade: Garantir a pureza e composição de materiais fabricados.
  • Monitoramento de reações: Observar o progresso de reações químicas em tempo real pelos consumidores dos reagentes.

Devido a essas diversas aplicações, a espectroscopia IR é uma ferramenta fundamental para a análise da química orgânica tanto em ambientes acadêmicos quanto industriais.

Conclusão

A espectroscopia IR fornece uma janela para o mundo vibracional das moléculas, revelando pistas sobre a estrutura e grupos funcionais dos compostos orgânicos. Embora tenha limitações, sua facilidade de uso e análise rápida a tornam indispensável em muitos campos.

Compreender os espectros IR dá aos químicos o conhecimento necessário para resolver quebra-cabeças moleculares e avançar em suas pesquisas ou desenvolvimento de produtos, sublinhando o papel essencial que esta técnica desempenha na ciência e na indústria.


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