Doutorado
  1. Química inorgânica  1.1. Química de coordenação  1.1.1. Teoria do campo dos ligantes  1.1.2. Teoria do campo cristalino  1.1.3. Teoria de Orbital Molecular para Compostos de Coordenação  1.1.4. Estabilidade de Compostos de Coordenação  1.1.5. Espectros eletrônicos de compostos de coordenação  1.1.6. Isomerismo em Compostos de Coordenação  1.1.7. Cinética e mecanismo das reações de coordenação  1.2. Química Organometálica  1.2.1. Carbonilos metálicos  1.2.2. Alquil e aril metálico  1.2.3. Carbonos de Fischer e Schrock  1.2.4. Adição Oxidativa e Eliminação Redutiva  1.2.5. Hidretos Metálicos  1.2.6. Catalysis by organometallic compounds  1.2.7. Metallocenos e Complexos Sanduíche  1.2.8. Ativação de CH  1.3. Química do estado sólido  1.3.1. Estruturas e Redes Cristalinas  1.3.2. Teoria de bandas e propriedades elétricas  1.3.3. Defeitos no cristal  1.3.4. Síntese de materiais de estado sólido  1.3.5. Propriedades magnéticas e ópticas dos sólidos  1.3.6. Supercondutividade  1.3.7. Íons em estado sólido  1.4. Química Bio-inorgânica  1.4.1. Metaloproteínas e enzimas  1.4.2. Transporte e armazenamento de íons metálicos  1.4.3. O papel dos metais na medicina  1.4.4. Catálise bioinspirada  1.4.5. Interações Metal-DNA  1.4.6. Complexos Metálicos na Ciência Médica  1.5. Lantanídeos e Actinídeos  1.5.1. Configuração eletrônica e estados de oxidação em lantanídeos e actinídeos  1.5.2. Propriedades Espectrais e Magnéticas em Lantanídeos e Actinídeos  1.5.3. Separação e Extração de Lantanídios e Actinídios  1.5.4. Química de coordenação dos elementos do bloco f  1.6. Main Group Chemistry  1.6.1. Química de compostos de boro  1.6.2. Química dos Compostos de Silício e Germânio  1.6.3. Química dos Compostos de Fósforo e Enxofre  1.6.4. Química de organossilício  1.6.5. Química dos Gases Nobres
  2. Química Orgânica  2.1. Mecanismo de reação  2.1.1. Reações de substituição nucleofílica  2.1.2. Reações de adição e substituição eletrofílica  2.1.3. Reações de eliminação  2.1.4. Reações de Rearranjo  2.1.5. Reações Radicais  2.1.6. Reações Pericíclicas  2.1.7. Reações fotoquímicas  2.2. Estereoscópico  2.2.1. Quiralidade e atividade óptica  2.2.2. Análise estrutural  2.2.3. Efeitos estereoeletrônicos  2.2.4. Síntese assimétrica  2.2.5. Estereoquímica Dinâmica  2.3. Química Organometálica na Síntese Orgânica  2.3.1. Reagentes de organolítio e organomagnésio  2.3.2. Reações de acoplamento catalisadas por metais de transição  2.3.3. Reações catalisadas por paládio  2.3.4. Metátese de Olefinas  2.3.5. Catálise de ouro e prata  2.4. Química de produtos naturais  2.4.1. Alcaloides e terpenoides  2.4.2. Esteróides e Flavonoides  2.4.3. Síntese total de produtos naturais  2.4.4. Biossíntese de produtos naturais  2.5. Química Supramolecular  2.5.1. Química Hospedeiro-Convidado  2.5.2. Auto-organização e reconhecimento molecular  2.5.3. Catalise Supramolecular  2.5.4. Máquinas Moleculares
  3. Química Física  3.1. Termodinâmica  3.1.1. Leis da Termodinâmica  3.1.2. Potencial Químico e Equilíbrio  3.1.3. Termodinâmica Estatística  3.1.4. Termodinâmica de não equilíbrio  3.2. Química Quântica  3.2.1. Equação de Schrödinger e suas aplicações  3.2.2. Teoria do orbital molecular  3.2.3. Teoria do funcional da densidade  3.2.4. Post-Hartree–Fock methods  3.3. Cinética química  3.3.1. Teoria da taxa de reação  3.3.2. Mecanismo e leis de velocidade  3.3.3. Catalise e cinética enzimática  3.3.4. Dinâmica de reações  3.4. Espectroscopia e estrutura molecular  3.4.1. Espectroscopia de Infravermelho  3.4.2. Espectroscopia UV-visível  3.4.3. Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear  3.4.4. Espectrometria de Massa  3.4.5. Espectroscopia Raman  3.5. Química de Superfícies e Coloides  3.5.1. Absorção e Catálise  3.5.2. Tensioativos e micelas  3.5.3. Estabilidade Coloidal  3.5.4. Nanomateriais e Interfaces
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Química de coordenação


Introdução à química de coordenação

Química de coordenação é um ramo fascinante da química inorgânica que lida com o estudo de complexos formados entre íons metálicos e ligantes. É um campo que incorpora abordagens teóricas e práticas à química, cobrindo aspectos como a estrutura, propriedades e reatividade dos compostos de coordenação. Em sua essência, a ciência investiga as interações entre átomos ou íons metálicos centrais – frequentemente metais de transição – e as moléculas ou íons circundantes conhecidos como ligantes.

Histórico

As raízes da química de coordenação podem ser traçadas até o final do século XIX. Alfred Werner é considerado o pai do campo, tendo formulado teorias que ajudam a explicar a ligação e a estrutura dos compostos de coordenação. O trabalho de Werner no início do século XX lançou as bases para entender como os íons metálicos se ligam aos ligantes, reconhecendo significativamente o conceito de número de coordenação e geometria.

Conceitos básicos de compostos de coordenação

Compostos de coordenação contêm um átomo ou íon metálico central ligado a um grupo de moléculas ou íons conhecidos como ligantes. A notação química para esses compostos geralmente tem a forma:

[Metal(Ligante)n]⊕/⊖

Esta notação destaca um "metal" central cercado por "n" ligantes dentro de colchetes. O sinal positivo ou negativo indica uma carga geral, dependendo de o complexo ser aniônico ou catiônico.

Centro metálico

O centro metálico na química de coordenação é tipicamente um metal de transição, devido à sua capacidade de formar múltiplas ligações com ligantes. Esses metais frequentemente exibem diferentes estados de oxidação e têm números de coordenação variáveis. Metais comuns envolvidos incluem ferro (Fe), cobalto (Co), cobre (Cu) e níquel (Ni).

Ligantes

Ligantes são íons ou moléculas que formam ligações covalentes coordenadas, doando pelo menos um par de elétrons ao centro metálico. Eles podem ser moléculas neutras, como água (H2O) ou amônia (NH3), ou ânions, como cloreto (Cl⁻) ou hidróxido (OH⁻). Ligantes são classificados principalmente pela sua denticidade, que se refere ao número de átomos doadores que se ligam ao íon metálico.

Exemplos de denticidade

Ligantes monodentados: Esses ligantes têm um átomo que se liga ao centro metálico. Exemplo: Cl⁻, NH3.
Ligantes bidentados: Ligantes com dois átomos que podem coordenar a um metal. Exemplo: Etilenodiamina (en), NH2-CH2-CH2-NH2.
Ligante polidentado: Ligantes com múltiplos sítios de ligação. Exemplo: ácido etilenodiaminotetraacético (EDTA), um ligante hexadentado.

Número de coordenação e geometria

O número de coordenação indica o número de átomos doadores de ligantes ligados diretamente ao íon metálico. Este número determina a geometria do complexo de coordenação. Por exemplo, um número de coordenação de 4 geralmente leva a uma geometria tetraédrica ou quadrada planar, enquanto 6 leva a uma geometria octaédrica.

Metal

Nomenclatura de compostos de coordenação

A nomeação de compostos de coordenação envolve uma abordagem sistemática estabelecida pela IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada). O processo de nomeação inclui:

  • Nomear os ligantes em ordem alfabética antes do metal.
  • Ligantes neutros geralmente nomeiam a molécula (por exemplo, aqua para H2O, amina para NH3), enquanto ligantes aniônicos terminam em 'o' (por exemplo, cloro para Cl⁻).
  • O nome do metal é dado, seguido pelo seu estado de oxidação em algarismos romanos entre parênteses.

Mecanismos de reação na química de coordenação

Reações em química de coordenação cobrem um amplo espectro de processos, incluindo substituição de ligantes, transferência de eletrons e isomerização. Mecanismos como vias associativas e dissociativas explicam como ligantes são adicionados ou removidos do centro metálico.

Exemplos de substituição de ligantes

[Cu(NH3)4]2+ + 4 H2O → [Cu(H2O)4]2+ + 4 NH3

Esta reação mostra a substituição do ligante NH3 pelo H2O no complexo de cobre.

Aplicações de compostos de coordenação

A versatilidade dos complexos de coordenação os torna úteis em muitas áreas:

  • Catalise: Complexos metálicos são usados como catalisadores em muitos processos industriais, como o famoso catalisador de Wilkinson para reações de hidrogenação.
  • Química medicinal: Compostos como a cisplatina são usados no tratamento do câncer, pois podem se ligar ao DNA e interferir na divisão celular.
  • Ciência dos materiais: Estruturas metal-orgânicas (MOFs) são usadas para armazenamento de gases, separação e como sensores devido à sua estrutura porosa.

Conclusão

A química de coordenação serve como um pilar da química inorgânica, cujos princípios são aplicados em uma variedade de campos que vão desde a química industrial até a medicina. Manipulando as interações metal-ligante e entendendo as estruturas geométricas e eletrônicas dessas moléculas, os químicos podem projetar novos materiais e compostos com propriedades e funções específicas. A química de coordenação continua a expandir-se, impulsionada pela descoberta de novas descobertas e tecnologias que beneficiam uma variedade de campos científicos.


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