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 Aquática


Introdução

Química aquática refere-se às interações complexas de produtos químicos no ambiente aquático. Envolve entender os processos e reações químicas que controlam a qualidade da água em sistemas naturais e projetados. Compreender essas interações é importante para manter o equilíbrio ecológico e projetar processos para tratamento de água.

Composição das águas naturais

A água natural contém uma mistura complexa de minerais dissolvidos, gases e matéria orgânica. Os principais componentes incluem íons como sódio (Na +), potássio (K +), cálcio (Ca 2+), magnésio (Mg 2+), cloreto (Cl -), sulfato (SO 4 2-), e bicarbonato (HCO 3 -).

Estrutura da molécula de água

A água é uma molécula polar com uma forma dobrada. Essa estrutura é essencial para suas propriedades de solvente. O oxigênio é mais eletronegativo que o hidrogênio e, portanto, atrai os elétrons compartilhados mais fortemente, criando um momento dipolar.

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pH e acidez da água

A escala de pH mede a acidez ou alcalinidade da água. É definida como:

        pH = -log[H + ]

Por exemplo, a água pura tem um pH de cerca de 7, que é neutro. Água ácida tem um pH menor que 7, enquanto água alcalina tem um pH maior que 7.

Tampões em sistemas aquáticos

Nos sistemas aquáticos, os tampões desempenham um papel importante na manutenção da estabilidade do pH. Um sistema tampão comum nas águas naturais é o sistema de carbonato:

        CO 2 + H 2 O ⇌ H 2 CO 3 ⇌ H + + HCO 3 - ⇌ CO 3 2- + 2H +

Esse equilíbrio ajuda a manter o pH da água dentro de uma faixa limitada, mesmo quando ácidos ou bases são adicionados.

Reações redox na água

Reações redox envolvem a transferência de elétrons entre espécies. Em sistemas aquosos, essas reações podem afetar a solubilidade de vários compostos.

O estado redox da água é frequentemente identificado por seu potencial de oxidação-redução (ORP). Por exemplo, a transformação de ferro na água pode ser representada como:

        Fe2 + ⇌ Fe3 + + e -

Solubilidade e interações de fases

A solubilidade de vários compostos na água afeta sua distribuição e biodisponibilidade. A solubilidade é controlada por fatores como temperatura, pressão e a presença de outros solutos.

Aqui está um exemplo de uma reação de solubilidade:

        CaCO 3 (s) ⇌ Ca 2+ (aq) + CO 3 2- (aq)

Complexidade na água

Complexação envolve a formação de moléculas através da coordenação de íons metálicos de transição com ligantes. Este processo pode afetar significativamente a solubilidade e mobilidade dos íons metálicos em um ambiente aquoso.

Por exemplo, a combinação de cobre com amônia pode ser expressa como:

        Cu 2+ + 4NH 3 ⇌ [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+

Química orgânica em sistemas aquosos

A matéria orgânica presente na água inclui plantas em decomposição e compostos antropogênicos. Estes podem estar envolvidos em várias reações, como erosão e precipitação, que afetam a química da água.

A decomposição da matéria orgânica pode ser representada da seguinte forma:

        C x H y O z + O 2 → CO 2 + H 2 O

Implicações Ambientais

Compreender a química aquática é fundamental para lidar com questões ambientais como poluição e eutrofização, que podem causar a degradação dos ecossistemas aquáticos.

Por exemplo, o excesso de nutrientes em corpos d'água pode causar proliferação de algas, afetando os níveis de oxigênio:

        NO 3 - + N (isso ocorre no crescimento excessivo de algas)

Conclusão

A química aquática é um campo de estudo essencial para entender e gerenciar sistemas hídricos. Ao explorar conceitos como equilíbrio de pH, reações redox e complexidade, cientistas e engenheiros podem melhor prever e mitigar os impactos das atividades humanas no ambiente aquático.


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