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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Quelação e estabilidade


Quelação e estabilidade são conceitos importantes no campo da química de coordenação, um ramo da química inorgânica que lida com o estudo de compostos complexos. Esses compostos contêm um átomo central de metal ou íon ligado a um grupo de moléculas ou íons circundantes chamados ligantes. Compreender a quelação e a estabilidade associada a esses complexos envolve observar a natureza das interações entre íons metálicos e ligantes, como esses complexos são formados e por que eles exibem certas propriedades que os tornam importantes em muitos processos químicos.

O que é quelação?

Quelação é o processo pelo qual um íon metálico forma uma ligação com uma molécula que possui dois ou mais sítios que podem doar elétrons, resultando em uma estrutura anelada estável conhecida como anel quelato. Os ligantes que participam da quelação são chamados de agentes quelantes. Esse processo pode aumentar substancialmente a estabilidade do complexo metal-ligante.

Um agente quelante típico contém múltiplos átomos com pares de elétrons livres que podem coordenar-se com o íon metálico central. Quando esses átomos formam um complexo estável com o íon metálico, o composto resultante é um quelato. Quelatos são únicos em sua capacidade de fornecer estabilidade aumentada devido às múltiplas ligações que formam com o íon metálico central.

Exemplos de agentes quelantes

Alguns agentes quelantes comuns incluem:

  • Ácido etilenodiaminotetraacético (EDTA): EDTA é um agente quelante bem conhecido que pode formar complexos fortes com a maioria dos íons metálicos doando elétrons de seus quatro grupos carboxila e dois grupos amina.
    • H₂N-CH₂-CH₂-NH-CH₂COOH-CH₂COOH-CH₂COOH-CH₂COOH
  • Ácido cítrico: Este ácido tricarboxílico forma complexos com íons metálicos usando seus três grupos carboxilato.
    • C₆H₈O₇
  • Íon oxalato: Conhecido por coordenar-se com metais de transição através de seus dois átomos de oxigênio carregados negativamente.
    • C₂O₄²⁻
  • 1,10-Fenantrolina: Um ligante bidentado que coordena utilizando seus átomos de nitrogênio.
    • C₁₂H₈N₂

Estabilidade dos complexos quelatados

A estabilidade de um complexo quelatado é frequentemente melhor do que a de um complexo não quelatado envolvendo o mesmo íon metálico. Existem várias razões para essa maior estabilidade:

  • Entropia e o efeito quelato: A formação de um quelato geralmente resulta em uma mudança de entropia positiva, o que promove a formação do complexo. O efeito quelato é a observação de que ligantes quelantes formam complexos mais estáveis do que complexos formados por ligantes monodentados equivalentes.
  • Ligação múltipla: Os ligantes quelantes formam múltiplas ligações com o íon metálico, levando a uma maior estabilidade devido à formação de um sistema de anel estável.
  • Tamanho do anel e distorção: Anéis de cinco e seis membros geralmente formam complexos mais estáveis devido a ângulos de ligação ótimos que minimizam a distorção.

Fatores que afetam a estabilidade dos complexos

Vários parâmetros desempenham um papel importante na determinação da estabilidade de complexos metal-ligante:

  • Natureza do íon metálico: A carga, tamanho e configuração eletrônica do íon metálico podem afetar a estabilidade do complexo. Complexos envolvendo metais de transição são frequentemente mais estáveis devido à disponibilidade de orbitais d para ligação.
  • Natureza do ligante: Os ligantes diferem em sua capacidade de doar elétrons. Ligantes de campo forte, como cianeto ou monóxido de carbono, formam complexos mais estáveis do que ligantes de campo fraco, como água ou amônia.

Aplicações da quelação

Quelação e compostos quelatados têm várias aplicações em diferentes indústrias, incluindo:

  • Medicina: EDTA é usado na terapia de quelação para tratar intoxicação por metais pesados, formando complexos estáveis e não tóxicos que são excretados pelo corpo.
  • Agricultura: Quelatos são usados para fornecer micronutrientes às plantas em formas que são facilmente absorvidas.
  • Tratamento de água: Agentes quelantes ajudam a remover íons metálicos da água, prevenindo problemas como acúmulo de incrustações em caldeiras.

Conclusão

A estabilidade da quelação e dos compostos de coordenação é indispensável para entender o comportamento complexo dos íons metálicos e seus ligantes. As propriedades únicas dos complexos quelatados surgem de vários fatores, incluindo o efeito quelato, a natureza do ligante e as propriedades dos íons metálicos. Esses complexos têm aplicações importantes em diversos campos, contribuindo para o progresso na ciência e na indústria.


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