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 ramo fascinante da química que faz a ponte entre a química orgânica e a inorgânica. Define a química dos compostos contendo ligações entre carbono e metal. Este campo de estudo é fundamental em uma variedade de aplicações industriais, incluindo catálise e química sintética.

História da química organometálica

A história da química organometálica começa com descobertas feitas no século XIX. Muitos desenvolvimentos importantes foram alcançados através da descoberta de novos compostos, espectros, padrões de reatividade e suas aplicações em processos industriais extraordinários.

Conceitos básicos

Os compostos organometálicos são caracterizados por ligações metal-carbono, onde o carbono faz parte de um grupo orgânico. Esses compostos podem conter metais presentes na tabela periódica e suas propriedades são determinadas tanto pelo centro metálico quanto pelos ligantes orgânicos.

Metal de transição

Metais de transição estão frequentemente envolvidos na química organometálica. Eles ocupam o centro da tabela periódica, e exemplos comuns incluem ferro (Fe), níquel (Ni), paládio (Pd) e platina (Pt).

Elementos do bloco s e p

Além dos metais de transição, elementos do bloco s como lítio (Li) e elementos do bloco p como estanho (Sn) também formam importantes compostos organometálicos.

Classificação dos compostos organometálicos

Os compostos organometálicos podem ser classificados de acordo com a hapticidade (η) do grupo orgânico (ligante), que é um termo usado para descrever como grupos de átomos se ligam a um átomo central em termos de doação eletrônica.

Exemplos de hapticidade

Considere o ferroceno (η5-C5H5)2Fe, um composto organometálico clássico onde um íon ferroso é "sanduichado" entre dois íons ciclopentadienila. Ele exibe hapticidade η5 porque cada anel de ciclopentadienila doa 5 elétrons para o centro metálico.

Ligações em compostos organometálicos

Os modelos de ligação organometálica frequentemente envolvem a teoria do orbital molecular e a teoria do campo ligante. Esses compostos podem exibir uma maior variedade de situações de ligação do que compostos orgânicos e inorgânicos simples.

Exemplo de ligação

    M–C, ml

Ao considerar a ligação, deve-se avaliar a natureza da ligação metal-carbono, sua força e sua reatividade. A ligação M–C pode exibir diferentes características dependendo do metal e do ligante envolvidos.

Propriedades catalíticas

Muitos compostos organometálicos são usados como catalisadores em processos industriais devido à sua capacidade de facilitar eficientemente reações químicas. Estes podem incluir a formação de ligações carbono-carbono, reações de hidrogenação e oxidação.

Hidrogenação de hidroformilação

Um processo catalítico comum envolvendo compostos organometálicos é a hidroformilação, onde um alceno é convertido em um aldeído na presença de monóxido de carbono e hidrogênio. Complexos de ródio ou cobalto são frequentemente usados como catalisadores nesse processo.

Aplicações na síntese orgânica

Os compostos organometálicos são instrumentais na síntese orgânica para a construção de moléculas complexas. Eles possibilitam transformações que são tanto estereosseletivas quanto regioseletivas, o que é importante na farmacêutica e na ciência dos materiais.

Reagente de Grignard

Reagentes de Grignard (RMgX) são exemplos clássicos onde o magnésio está ligado a um grupo alquila ou arila. Eles são amplamente utilizados na formação de ligações carbono-carbono na síntese orgânica.

Exemplos de compostos organometálicos

Ferroceno

Um composto clássico é o ferroceno, Fe(C5H5)2, que é um exemplo de composto sanduíche. No ferroceno, o ferro é "sanduichado" entre dois anéis de ciclopentadienilo.

    
      
      
      
      
    
    
Figura 1: Estrutura simplificada do ferroceno.

Sal de Zeise

O sal de Zeise K[PtCl3(C2H4)], é um composto onde o etileno está coordenado a um centro metálico de platina. Foi um dos primeiros exemplos de um complexo pi.

Estabilidade e decomposição

A estabilidade dos compostos organometálicos depende em grande parte da natureza da ligação metal-carbono, do ambiente de coordenação, bem como de condições externas como temperatura e pressão.

Estabilidade térmica

A estabilidade térmica é um fator importante na determinação da praticidade dos compostos organometálicos em aplicações industriais. Por exemplo, compostos com fortes ligações σ M–C podem tolerar altas temperaturas melhor do que compostos com interações π fracas.

Mecanismo de reação

É essencial entender os mecanismos de reação dos compostos organometálicos. Esses mecanismos envolvem várias etapas, incluindo adição oxidativa, eliminação redutiva, inserção migratória, etc.

Adição oxidativa e eliminação redutiva

A adição oxidativa envolve a adição de uma molécula ao centro metálico resultando em um aumento no estado de oxidação do metal, enquanto a eliminação redutiva envolve a remoção de grupos do centro metálico.

    M + R–X → M(R)(X)
    M(r)(x) → M + r–x

Essas etapas são cruciais para ciclos catalíticos, que transformam reagentes em produtos de maneira eficiente.

Direções futuras na química organometálica

As possibilidades da química organometálica são abundantes com avanços em soluções sustentáveis de energia, como células de combustível, eletrônicos moleculares e processos catalíticos ambientalmente amigáveis.

Química verde

Esforços para desenvolver catalisadores mais ambientalmente amigáveis se enquadram no campo da química verde. Isso inclui a redução do uso de metais tóxicos e o aumento da recuperação e reciclabilidade dos catalisadores.

A química organometálica, sendo uma ponte entre os campos inorgânico e orgânico, continua a ser uma área importante de estudo na química de graduação, facilitando inovações que beneficiam tanto o conhecimento científico quanto a aplicação industrial.


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