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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Propriedades Magnéticas dos Lantanídeos


Os lantanídeos, também conhecidos como elementos de terras raras, são uma série de 15 elementos químicos que vão do lantânio ao lutécio, com números atômicos de 57 a 71 na tabela periódica. Eles são conhecidos por suas propriedades magnéticas muito interessantes devido às suas configurações eletrônicas únicas.

Compreendendo a configuração eletrônica

Para entender as propriedades magnéticas dos lantanídeos, é primeiro necessário entender sua configuração eletrônica. A configuração eletrônica geral para os lantanídeos é:

[Xe] 4f n 6s 2

Aqui, [Xe] refere-se à configuração eletrônica do xenônio, o gás nobre precedente, e varia de 1 a 14 na série n. Os orbitais 4f estão sendo preenchidos na série dos lantanídeos.

Momento magnético

O magnetismo nos átomos surge devido aos elétrons desemparelhados nos orbitais atômicos. O momento magnético de um átomo é determinado por dois fatores principais:

  • Momento magnético de spin
  • Momento magnético orbital

O momento magnético total (µ) é dado por:

µ = √{4S(S+1) + L(L+1)}

onde S é o momento angular de spin e L é o momento angular orbital.

Propriedades magnéticas dos lantanídeos

Os lantanídeos exibem propriedades magnéticas distintas devido aos elétrons desemparelhados em seus orbitais 4f. Os lantanídeos seguem a regra de Hund, preenchendo os orbitais 4f para maximizar os elétrons desemparelhados, resultando em altos momentos magnéticos.

Exemplo

Considere dois exemplos: O gadolínio (Gd) com configuração eletrônica de [Xe] 4f 7 5d 1 6s 2 mostra alto momento magnético devido a sete elétrons desemparelhados na subcamada 4f.

Outro exemplo é o lutécio (Lu) com a configuração [Xe] 4f 14 5d 1 6s 2, que exibe comportamento diamagnético porque os orbitais 4f estão completamente preenchidos, resultando em nenhum momento magnético líquido.

Tipos de magnetismo

O comportamento magnético em materiais pode ser entendido através de diferentes tipos de magnetismo:

  • Paramagnetismo: Materiais com elétrons desemparelhados que se alinham com o campo magnético, causando magnetismo.
  • Diamagnetismo: Materiais em que todos os elétrons estão emparelhados e que repelem fracamente campos magnéticos.
  • Ferromagnetismo: Magnetismo forte devido ao alinhamento paralelo dos momentos magnéticos atômicos.
  • Antiferromagnetismo: Isto é semelhante ao ferromagnetismo, mas os momentos adjacentes estão alinhados de forma oposta e se cancelam.
  • Ferrimagnetismo: Como o antiferromagnetismo, mas os momentos se cancelam de forma incompleta, resultando em uma magnetização líquida.

Nos lantanídeos, o paramagnetismo é mais comum devido à presença de elétrons 4f desemparelhados.

Efeito da temperatura

As propriedades magnéticas dos lantanídeos são altamente afetadas pela temperatura. De acordo com a lei de Curie-Weiss:

χ = C / (T - Θ)

onde χ é a susceptibilidade magnética, C é a constante de Curie, T é a temperatura em Kelvin e Θ é a constante de Weiss.

Para lantanídeos paramagnéticos, o momento magnético diminui com o aumento da temperatura devido à agitação térmica aumentada.

Aplicações do magnetismo dos lantanídeos

As propriedades magnéticas únicas dos lantanídeos os tornam úteis em muitas aplicações:

  • Ímãs: Ímãs de neodímio são um dos ímãs permanentes mais poderosos, usados em discos rígidos e fones de ouvido.
  • Catalisador: Utilizado no refino de petróleo e em conversores catalíticos de automóveis.
  • Tecnologia a laser: Alguns íons lantanídeos, como Nd3+, são usados em lasers de estado sólido.

Exemplo de nível de energia

Ilustrações visuais podem ajudar a entender a natureza complexa do magnetismo dos lantanídeos. Abaixo está uma ilustração de exemplo dos níveis de energia correspondentes a diferentes orbitais de elétrons.

4F Níveis de Energia dos Elétrons

Nesta ilustração, as várias camadas de energia correspondem a diferentes estados de elétrons 4f, cada um dos quais tem um potencial efeito magnético.

Considerações finais

Os lantanídeos exibem propriedades magnéticas fascinantes devido aos seus elétrons 4f desemparelhados. Sua capacidade de exibir diferentes tipos de magnetismo, como paramagnetismo e ferromagnetismo, em diferentes condições, como temperatura, os torna importantes em várias aplicações práticas.

Leitura adicional

Para um estudo mais aprofundado, explore recursos como livros didáticos sobre química inorgânica e artigos sobre física do estado sólido, que oferecem discussões aprofundadas sobre a mecânica quântica que afeta o magnetismo dos lantanídeos.


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