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
  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  4.1.4. Cromatografia Iônica  4.2. Técnicas Eletroanalíticas  4.2.1. Voltametria e Polarografia  4.2.2. Condutometria e potenciometria  4.2.3. Colometria  4.3. Métodos Espectroscópicos  4.3.1. Espectroscopia de absorção atômica  4.3.2. Espectroscopia de Fluorescência  4.3.3. Difração de raios-X  4.3.4. Espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica  4.4. Quimiometria  4.4.1. Processamento de dados e métodos estatísticos  4.4.2. Análise multidisciplinar  4.4.3. Aprendizado de Máquina em Química Analítica
  5. Química Teórica e Computacional  5.1. Simulação de dinâmica molecular  5.2. Métodos de química quântica  5.3. Design de fármacos computacional  5.4. Aprendizado de Máquina em Química  5.5. Dinâmica molecular ab initio
  6. Biofísica e Química Medicinal  6.1. Descoberta e Design de Medicamentos  6.2. Cinética enzimática e inibição  6.3. Abordagem de biologia química  6.4. Interações proteína-ligante  6.5. Química bio-ortogonal
  7. Química de materiais  7.1. Química de polímeros  7.1.1. Mecanismo de polimerização  7.1.2. Polímeros Funcionais  7.1.3. Polímero Biodegradável  7.1.4. Polímeros condutores e semicondutores  7.2. Nanoquímica  7.2.1. Nanopartículas e nanoestruturas  7.2.2. Nanomateriais à base de carbono  7.2.3. Pontos quânticos  7.3. Química Energética e Ambiental  7.3.1. Química de Baterias e Células a Combustível  7.3.2. Química verde e materiais sustentáveis  7.3.3. Fotocatálise

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Química do estado sólido


A química do estado sólido, também conhecida como química de materiais, é o estudo da síntese, estrutura e propriedades de substâncias no estado sólido. Este campo da química está na junção da química, física e engenharia, e envolve o estudo de como a organização atômica e molecular dos sólidos se relaciona com suas propriedades macroscópicas.

Fundamentos da química do estado sólido

Estado sólido refere-se ao estado da matéria no qual os átomos ou moléculas estão organizados em uma estrutura fixa. Ao contrário de gases ou líquidos, os átomos em sólidos têm posições fixas uns em relação aos outros, embora possam vibrar em torno desses pontos fixos. Essa relação fixa leva à rigidez dos sólidos.

Os sólidos são principalmente classificados em duas categorias:

  • Sólidos cristalinos: Estes têm uma organização ordenada e repetitiva de átomos em longas distâncias. Exemplos incluem NaCl (sal de cozinha) e diamantes.
  • Sólidos amorfos: Estes não possuem uma estrutura ordenada de longo alcance. Exemplos incluem vidro e muitos polímeros.

Estrutura cristalina

A organização dos átomos em sólidos cristalinos é conhecida como estrutura cristalina. Entender a estrutura cristalina é importante na química do estado sólido porque ajuda a explicar muitas das propriedades e comportamentos da matéria sólida.

Termos essenciais relacionados à estrutura cristalina incluem:

  • Célula unitária: A menor unidade repetitiva de uma rede cristalina que pode se montar para recriar a estrutura completa.
  • Rede: Arranjo geométrico regular de pontos no espaço cristalino.
  • Número de coordenação: O número de átomos que cercam diretamente um determinado átomo em um cristal.

Exemplo visual: Rede cúbica

Tipos de sistemas cristalinos

Sete sistemas cristalinos fornecem uma classificação baseada nos diferentes conteúdos de simetria possíveis e nas dimensões das células unitárias:

  • Cubo
  • Quadrado
  • Ortorrômbico
  • Hexagonal
  • Tetragonal
  • Monoclínico
  • Triclínico

Exemplo de sistema cúbico

No sistema cristalino cúbico, todas as três arestas da célula unitária (a, b, c) são iguais, e os ângulos entre essas arestas são todos de 90 graus. Um exemplo clássico de simetria cúbica é a estrutura do cloreto de sódio (NaCl).

Propriedades eletrônicas

Na química do estado sólido, as propriedades eletrônicas são muito importantes. A natureza da ligação e a organização dos átomos afetam como os elétrons são distribuídos no sólido. Algumas propriedades a serem consideradas são:

  • Condutividade: Quão facilmente os elétrons podem se mover através de um material.
  • Lacuna de banda: Diferença de energia entre a banda de valência e a banda de condução.
  • Semicondutores: Materiais que têm um nível intermediário de condutividade elétrica.

Exemplo visual: Estrutura de banda de um semicondutor

banda de condução banda de valência lacuna de banda

Defeitos em sólidos

Em materiais do mundo real, imperfeições ou defeitos são comuns e na verdade desempenham um papel importante na determinação das propriedades do material. Tipos de defeitos incluem:

  • Defeitos pontuais: Estes incluem lacunas (átomos ausentes) e intersticiais (átomos extras colocados na estrutura).
  • Defeitos lineares: Também conhecidos como deslocações, surgem ao longo de uma linha na rede cristalina.
  • Defeitos planares: Envolvem distúrbios nas superfícies planas de um sólido.

Aplicações da química do estado sólido

A química do estado sólido é fundamental para o desenvolvimento de novos materiais com propriedades e funções específicas. Algumas aplicações incluem:

  • Eletrônica: Compreender semicondutores e isolantes é importante para a fabricação de componentes eletrônicos.
  • Energia renovável: Desenvolvimento de materiais para células solares e baterias.
  • Materiais estruturais: Projetar materiais de alta resistência e durabilidade para construção e manufatura.

Direções futuras

O futuro da química do estado sólido está direcionado para o projeto de materiais com propriedades otimizadas. Os avanços na química computacional permitem que os pesquisadores prevejam a estrutura e as propriedades de novos materiais antes de serem artificialmente realizados.

Conclusão

A química do estado sólido desempenha um papel vital na compreensão e aplicação tecnológica de materiais. Investigando a relação entre estrutura atômica e propriedades macroscópicas, os químicos podem desenvolver materiais inovadores para uma ampla gama de aplicações práticas. À medida que a tecnologia continua a avançar, a importância da química do estado sólido no avanço do progresso só aumentará.


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