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 da Água


A química da água é uma parte importante da química ambiental, pois lida com a compreensão das propriedades químicas e processos da água em vários contextos ambientais. Isso inclui corpos d'água naturais, como rios, lagos e oceanos, assim como a água em ambientes artificiais, como estações de tratamento e sistemas de distribuição. Compreender a química da água permite que os cientistas avaliem a qualidade da água, compreendam os ciclos geoquímicos e solucionem questões de poluição e sustentabilidade ambiental.

Composição química da água

A água, que possui a fórmula química H2O, é uma molécula simples composta por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. A estrutura da água é angular em vez de linear, devido aos dois pares de elétrons solitários no átomo de oxigênio. O ângulo entre os átomos de hidrogênio é de aproximadamente 104,5 graus. Essa estrutura angular única é importante para muitas das propriedades da água.

Abaixo está uma ilustração simplificada de uma molécula de água:

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Propriedades da água

Diferença de opinião

A água é conhecida por sua polaridade. O átomo de oxigênio é mais eletronegativo do que os átomos de hidrogênio, o que significa que tem uma tendência maior de atrair elétrons para si. Isso cria um momento dipolo, com uma carga negativa parcial perto do átomo de oxigênio e uma carga positiva parcial perto dos átomos de hidrogênio.

Ligações de hidrogênio

A polaridade das moléculas de água permite que formem ligações de hidrogênio umas com as outras. Essas ligações são mais fracas do que as covalentes, mas são significativas em número, levando a fenômenos como o alto ponto de ebulição e tensão superficial da água.

Propriedades de solvente

Devido à sua polaridade, a água é conhecida como "solvente universal". Ela pode dissolver muitas substâncias, incluindo sais, açúcares, ácidos, bases e gases. Isso torna a água um excelente meio para reações químicas e processos biológicos.

pH da água

O valor de pH da água é uma medida de sua acidez ou alcalinidade, variando de 0 a 14. A água pura tem um valor de pH neutro de 7. No entanto, o pH da água natural pode variar dependendo dos minerais e gases dissolvidos.

A escala de pH é representada como:

        Ácida (0-6) Neutra (7) Alcalina (8-14)

Mudanças no pH da água podem afetar a vida aquática e influenciar reações químicas. Por exemplo, a água ácida pode levar a condições prejudiciais, como corrosão e toxicidade de metais para a vida aquática.

Dureza e composição mineral

A dureza da água é determinada pela concentração de íons de cálcio e magnésio. "Água dura" tem altos níveis desses minerais, enquanto "água macia" possui baixos níveis. A dureza é frequentemente medida em partes por milhão (ppm).

A seguir estão as reações químicas que levam à formação de água dura:

        CaCO3 + CO2 + H2O ⇌ Ca2+ + 2HCO3-

A presença de carbonato de cálcio e carbonato de magnésio na água é geralmente devido a estruturas geológicas e ao conteúdo de argila, que afetam a química dos sistemas de água.

A dureza da água pode afetar a usabilidade da água para fins domésticos, industriais e agrícolas. Por exemplo, a água dura pode causar incrustações em tubulações e reduzir a eficácia de sabões e detergentes.

Sistemas hídricos naturais

Rios e riachos

Rios e riachos são sistemas aquáticos dinâmicos, com químicas variáveis dependendo de sua fonte, taxa de fluxo e influências ambientais. Eles transportam matéria dissolvida e particulada, afetando os ecossistemas que cruzam.

A química da água dos rios é frequentemente classificada com base em seus componentes, incluindo:

  • Gases dissolvidos como oxigênio e dióxido de carbono
  • Íons inorgânicos como sódio, potássio e cloreto
  • Compostos orgânicos obtidos de fontes tanto naturais quanto antropogênicas

Lagos e reservatórios

Lagos e reservatórios são corpos d'água estagnados com profundidades e camadas de estratificação variáveis. Eles exibem interações químicas complexas influenciadas pela temperatura, penetração de luz e atividades biológicas.

As mudanças sazonais nos lagos podem redistribuir nutrientes e gases dissolvidos, afetando a qualidade da água e a vida aquática:

O modelo básico de estratificação térmica em um lago inclui o seguinte:

        epilimnion (camada superior quente)
        Termoclina (camada intermediária com gradiente de temperatura)
        hipolimnion (camada inferior fria)

Oceano

Os oceanos são vastos corpos de água salgada que contêm altos níveis de sais dissolvidos, principalmente cloreto de sódio. A química da água do oceano é importante para a regulação climática global e a vida marinha.

A salinidade da água do mar é normalmente em torno de 35 partes por mil (ppt), afetada por fatores como evaporação, a quantidade de água doce e atividade geológica.

Tratamento e qualidade da água

Os processos de tratamento de água são usados para tornar a água segura para consumo humano e saúde ambiental. Estes incluem métodos como sedimentação, filtração e desinfecção.

Sedimentação

Este processo envolve a remoção de partículas suspensas da água através da gravidade. Produtos químicos como o alúmen podem ser adicionados para ajudar a formar partículas maiores, conhecidas como floco.

Filtração

A filtração envolve a passagem da água através de materiais como areia ou carvão ativado granular, removendo impurezas remanescentes e matéria particulada.

Desinfecção

Métodos de desinfecção são usados para eliminar ou inativar micro-organismos nocivos. Desinfetantes comuns incluem cloro, ozônio e luz ultravioleta.

Poluição e impacto ambiental

A poluição hídrica é uma preocupação ambiental significativa, pois poluentes de fontes industriais, agrícolas e domésticas afetam os sistemas hídricos de várias maneiras.

Poluentes comuns incluem:

  • Nutrientes como nitratos e fosfatos que causam eutrofização
  • Metais pesados como chumbo, mercúrio e cádmio
  • Poluentes orgânicos como óleos e detergentes

Eutrofização

A eutrofização é um processo no qual um excesso de nutrientes em sistemas aquáticos causa o crescimento excessivo de plantas e algas. Isso pode resultar na falta de oxigênio e afetar a vida aquática.

Chuva ácida

A chuva ácida causada por emissões de dióxido de enxofre e óxidos de nitrogênio leva à acidificação dos corpos d'água, afetando a integridade dos ecossistemas e dos solos.

Conclusão

A química da água é um campo complexo e multidisciplinar que envolve o estudo de processos químicos e propriedades em vários sistemas hídricos. Compreender a química da água torna possível monitorar, gerenciar e melhorar a qualidade da água, auxiliando assim na proteção ambiental e proteção da saúde humana. A pesquisa contínua e a inovação tecnológica são críticas para enfrentar os desafios relacionados à água e garantir a sustentabilidade para as gerações futuras.


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