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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Ciclo de nutrientes


Introdução

O ciclo de nutrientes é um conceito fundamental na química do solo e na química ambiental. Envolve a transformação, movimento e reciclagem de elementos químicos essenciais, como carbono, nitrogênio, fósforo e outros dentro de um ecossistema. Esses ciclos são vitais para manter a produtividade e estabilidade do ecossistema. Nesta lição abrangente, exploraremos os vários ciclos de nutrientes, suas reações químicas e seus papéis no ambiente.

Importância do ciclo de nutrientes

O ciclo de nutrientes é importante para um ecossistema por várias razões:

  • Isso garante a disponibilidade de nutrientes essenciais para o crescimento das plantas.
  • Promove a fertilidade do solo e a produtividade agrícola.
  • Ajuda a manter o fluxo de energia e a produtividade biológica no ecossistema.
  • Isso minimiza a perda de nutrientes do ecossistema.

Na ausência de um ciclo de nutrientes eficaz, o ecossistema entraria em colapso devido à falta de elementos essenciais.

Ciclo do carbono

O ciclo do carbono envolve o movimento de elementos de carbono em várias formas através da atmosfera, hidrosfera, litosfera e biosfera. Os principais processos no ciclo do carbono incluem fotossíntese, respiração, decomposição e combustão.

Principais Processos:

  • Fotossíntese: As plantas convertem dióxido de carbono atmosférico em glicose (C_6H_{12}O_6) por meio da fotossíntese.
  • Respiração: Animais e plantas convertem glicose de volta em dióxido de carbono (CO_2), liberando energia armazenada.
  • Decomposição: Os decompositores degradam a matéria orgânica e liberam dióxido de carbono.
  • Combustão: A queima de combustíveis fósseis e matéria orgânica libera dióxido de carbono de volta à atmosfera.
    Fotossíntese: 6 CO_2 + 6 H_2O + energia luminosa -> C_6H_{12}O_6 + 6 O_2
    Respiração: C_6H_{12}O_6 + 6 O_2 -> 6 CO_2 + 6 H_2O + energia
Atmosfera CO 2 ↔ fotossíntese Respiração ↔ CO 2

Ciclo do nitrogênio

O nitrogênio é essencial para a síntese de proteínas e ácidos nucleicos em organismos vivos. O ciclo do nitrogênio descreve a série de processos pelos quais o nitrogênio é convertido entre suas diferentes formas químicas no ambiente.

Principais Processos:

  • Fixação de nitrogênio: Conversão do nitrogênio atmosférico (N_2) em amônia (NH_3) por bactérias.
  • Nitrificação: Conversão de amônia em nitrito (NO_2^−) e depois em nitrato (NO_3^−) por bactérias nitrificantes.
  • Assimilação: Absorção de nitratos pelas plantas para formar proteínas e outros compostos.
  • Amonificação: Decomposição do nitrogênio orgânico em amônio (NH_4^+).
  • Desnitrificação: Redução de nitratos de volta a gás nitrogênio (N_2) por bactérias desnitrificantes.
    Fixação de nitrogênio: N_2 + 3 H_2 -> 2 NH_3
    Nitrificação: NH_3 -> NO_2^- -> NO_3^-
    Desnitrificação: NO_3^- -> N_2
N2 na atmosfera Fixação de nitrogênio NH 3 / NH 4 + No. 2 - / No. 3 - Desnitrificação

Ciclo do fósforo

Ao contrário dos ciclos de carbono e nitrogênio, o ciclo do fósforo opera em escala local em vez de global, pois o fósforo não tem fase gasosa e é ciclado dentro dos ecossistemas através da litosfera, hidrosfera e biosfera.

Principais Processos:

  • Intemperismo: Liberação de íons fosfato das rochas por intemperismo e lixiviação.
  • Absorção pelas plantas: Assimilação de íons fosfato pelas plantas para várias funções biológicas.
  • Decomposição: A matéria orgânica se decompõe, liberando fosfato inorgânico de volta ao solo.
  • Escoamento: Transporte de compostos de fósforo do solo para sistemas aquáticos.
    Intemperismo: ${text{Ca}_3(text{PO}_4)_2 + text{H}_2text{O} -> text{HPO}_4^{2-} + text{Ca}^{2+}}
    Decomposição: ${(text{PO}_4)_{text{organic}} -> text{PO}_4^{3-}}
Plantas absorvem fósforo Intemperismo de rochas Drenagem

Ciclo do enxofre

O ciclo do enxofre descreve o movimento do enxofre através do ambiente. O enxofre é um elemento essencial para proteínas e vitaminas em organismos vivos.

Principais Processos:

  • Mineralização: Conversão de compostos orgânicos de enxofre em formas inorgânicas como sulfeto de hidrogênio (H_2S).
  • Oxidação: Conversão de sulfeto e enxofre elementar em sulfato (SO_4^{2-}).
  • Assimilação: Absorção de sulfato pelas plantas.
  • Redução: Redução de sulfato de volta a compostos de enxofre em condições anaeróbicas.
    Mineralização: (text{R-SH}) -> text{H}_2text{S}
    Oxidação: text{H}_2text{S} + text{O}_2 -> text{SO}_4^{2-}
    Redução: text{SO}_4^{2-} -> text{H}_2text{S}
Ciclo do enxofre H 2 S SO 4 2-

Conclusão

O ciclo de nutrientes é uma parte integrante da manutenção do equilíbrio ecológico, da produtividade agrícola e da saúde ambiental. Cada ciclo de carbono, nitrogênio, fósforo e enxofre envolve caminhos e transformações químicas únicos que garantem o fornecimento contínuo e a reciclagem de nutrientes essenciais. Compreender esses ciclos é fundamental para áreas como ecologia, agricultura e gestão ambiental. À medida que continuamos a explorar e preservar nossos ecossistemas, uma compreensão aprofundada do ciclo de nutrientes continua sendo fundamental.


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