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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Química Organometálica


A química organometálica é um campo interdisciplinar que combina química orgânica com química inorgânica. Envolve o estudo de compostos químicos contendo ligações entre carbono e metal. Esses átomos de metal podem incluir uma ampla gama de elementos, mas os metais de transição são os mais estudados devido à sua ampla gama de aplicações e propriedades únicas. Compostos organometálicos desempenham um papel importante tanto em processos industriais quanto no desenvolvimento de novos materiais e produtos químicos.

Definição e alcance

Os compostos organometálicos são caracterizados pela presença de pelo menos uma ligação entre um átomo de carbono de uma molécula orgânica e um metal. Esses compostos podem ser representados pela fórmula geral RM, onde R é um grupo orgânico, e M é um metal. Os metais envolvidos podem ser de quase todos os grupos da tabela periódica, incluindo elementos do grupo principal, como alumínio ou estanho, metais de transição, como ferro, paládio e platina, e até mesmo lantanídeos e actinídeos.

História e desenvolvimento

A história da química organometálica remonta ao século 18, embora grandes desenvolvimentos tenham ocorrido nos séculos 19 e 20. Um dos primeiros compostos organometálicos, conhecido como sal de Zeise (tricloro(etenil)platinato(II) de potássio), foi sintetizado em 1827 e abriu o caminho para novos estudos. No século 20, a descoberta do ferroceno [Fe(C 5 H 5 ) 2 ] inaugurou uma nova era na química organometálica, abrindo a porta para novas pesquisas no campo dos compostos sanduíche.

Estrutura e relações

A estrutura e as ligações nos compostos organometálicos são diversas e dependem fortemente da natureza do metal e dos grupos orgânicos a ele ligados. As ligações entre carbono e metais podem variar de altamente iônicas a covalentes. A configuração eletrônica do metal, tamanho, estado de oxidação e preferências de coordenação afetam a natureza dessas ligações.

Ligações covalentes e iônicas

Para metais do grupo principal, a ligação covalente é predominante. No entanto, os metais de transição interagem com o carbono de maneira mais complexa por meio de orbitais d. Compostos organometálicos de metais de transição podem exibir ligação sinergística, onde o metal doa densidade eletrônica para os orbitais π do ligante enquanto simultaneamente recebe densidade eletrônica em seus orbitais d em um mecanismo de retrodoação.

[ML n ]

Exemplo: Ferroceno

Ferroceno é um exemplo clássico de um composto organometálico com uma estrutura "sanduíche".

[Fe(η 5 -C 5 H 5 ) 2 ] [Fe(η 5 -C 5 H 5 ) 2 ]

No ferroceno, o átomo de ferro está inserido entre dois anéis de ciclopentadienila. Esta interação envolve ligação η 5, o que significa que cada anel C 5 H 5 doa cinco elétrons de seu sistema π para o metal.

Esta configuração resulta em um composto forte e estável, típico de complexos metálicos de ciclopentadienila.

Tipos de compostos organometálicos

Os compostos organometálicos são classificados com base no tipo de ligação metal-carbono presente neles:

  • Compostos organometálicos covalentes: Estes contêm predominantemente ligações covalentes, como compostos baseados em metais como lítio, magnésio e alumínio.
  • Compostos de inserção migratória: Envolvem a migração de um ligante σ-ligado, como um hidreto ou grupo alquilo, para um ligante insaturado coordenado adjacente.
  • π-Complexos: Compostos nos quais o metal está coordenado com os elétrons π de uma molécula insaturada, como alcenos, alcinos e arenos.

Síntese de compostos organometálicos

Vários métodos são usados para preparar compostos organometálicos:

Síntese direta

Envolve a reação entre um metal e um haleto orgânico ou outro composto orgânico. Por exemplo, o reagente de Grignard RMgX é feito pela refluxação de magnésio com um haleto alquilo ou arilo.

Transmetalação

Este método envolve a transferência de um metal de uma estrutura organometálica para outra, muitas vezes usando sais do outro metal.

Acoplamento redutivo

Este processo envolve o acoplamento de dois grupos orgânicos na presença de um metal redutor, formando um composto organometálico metálico.

Exemplo: Reação de Grignard

A reação de Grignard é um exemplo clássico de síntese organometálica em química orgânica.

A reação é a seguinte:

R-Br + Mg → R-Mg-Br

Onde R é um grupo alquilo e Br é um halogênio.

Aplicações de compostos organometálicos

A química organometálica tem ampla aplicação em vários campos:

  • Catalise: Catalisadores organometálicos são usados em muitos processos industriais. Esses produtos químicos permitem que as reações ocorram em condições brandas e aumentam a seletividade do resultado. Por exemplo, catalisadores de Ziegler-Natta são usados na polimerização de etileno e propileno.
  • Medicina: Alguns compostos organometálicos foram desenvolvidos para usos medicinais, como o cisplatina, que é um medicamento eficaz no combate ao câncer.
  • Ciência dos materiais: Os organometálicos são essenciais na síntese de eletrônicos e materiais avançados.

Para processos catalíticos, um exemplo clássico é a polimerização de olefinas catalisada por alquilas de titânio-alumínio, conhecidos como catalisadores de Ziegler-Natta:

A reação simplificada envolve:

[TiCl 4 ] + Al(C 2 H 5 ) 3 → Espécie catalítica ativa

A adição de etileno resulta na formação de polietileno:

n(CH 2 =CH 2 ) → -[CH 2 CH 2 ] n -

Desafios e proteção

Apesar das suas aplicações, os compostos organometálicos muitas vezes apresentam desafios de manuseio e estabilidade. Alguns são altamente reativos, sensíveis ao ar ou tóxicos. Precauções apropriadas devem ser tomadas durante sua síntese e manuseio, como trabalhar sob condições de atmosfera inerte (por exemplo, nitrogênio ou argônio). Equipamentos de proteção apropriados e protocolos são essenciais para práticas laboratoriais seguras.

Direções futuras

A ciência da química organometálica está continuamente evoluindo, com pesquisas focadas no desenvolvimento de novos compostos e processos catalíticos que sejam mais sustentáveis, eficientes e aplicáveis a sistemas complexos, como aqueles encontrados em organismos biológicos. Progresso também está sendo feito no entendimento e uso de metais abundantes na Terra para reduzir a dependência de metais caros e raros.

Em suma, a química organometálica serve como uma ponte importante entre a química orgânica e inorgânica. Ela abre uma caixa de ferramentas versátil para que os químicos explorem a formação e reatividade de ligações, permitindo uma variedade de aplicações que vão desde a síntese industrial até o desenvolvimento de novos materiais e agentes terapêuticos.


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