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 Orgânica


A química orgânica é uma subdisciplina da química que trata do estudo da estrutura, propriedades, composição, reações e preparação de compostos contendo átomos de carbono. Embora uma diversidade de moléculas possa ser considerada orgânica, a característica comum definidora é a presença do carbono. Dado que o carbono é tetravalente, ele pode formar quatro ligações covalentes com outros átomos, tipicamente hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e outros átomos de carbono, levando a uma variedade de compostos estruturalmente diversos.

Características dos compostos orgânicos

A singularidade dos compostos orgânicos surge da habilidade incomum dos átomos de carbono de se ligarem uns aos outros para formar longas cadeias e anéis. A versatilidade do carbono permite uma variedade de estruturas moleculares, resultando em muitas propriedades únicas dos compostos orgânicos:

  • Diversidade estrutural: O número de compostos que podem ser classificados como orgânicos é muito maior do que aqueles que podem ser classificados como inorgânicos. Isso se deve à capacidade dos átomos de carbono de formar ligações estáveis com outros átomos de carbono.
  • Isomeria: Os compostos orgânicos exibem o fenômeno da isomeria, onde compostos com a mesma fórmula molecular têm diferentes arranjos estruturais. Essa diversidade estrutural dá origem a diferentes propriedades físicas e químicas.
  • Reatividade: Os compostos orgânicos participam de uma ampla gama de reações químicas, e sua reatividade pode ser alterada pelos grupos funcionais incorporados no arranjo de carbono.

Tipos de reações orgânicas

As reações orgânicas podem ser amplamente classificadas em vários tipos dependendo do mecanismo envolvido:

  1. Reações de substituição: Nestas reações, um átomo ou grupo de átomos em uma molécula é substituído por outro átomo ou grupo de átomos. Um exemplo típico disso é a halogenação de alcenos:
    CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl
  2. Reações de adição: Estas reações envolvem a adição de átomos ou grupos a uma ligação dupla ou tripla. Um exemplo disso é a adição de hidrogênio a um alceno:
    C₂H₄ + H₂ → C₂H₆
  3. Reações de eliminação: Nas reações de eliminação, elementos são removidos do composto para formar uma ligação dupla ou tripla. Por exemplo, a desidratação do etanol para o eteno:
    C₂H₅OH → C₂H₄ + H₂O
  4. Reações de rearranjo: Estas envolvem a reorganização da estrutura molecular sem adicionar ou remover átomos. Por exemplo, a conversão de um álcool em um aldeído ou cetona:
    CH₃CH(OH)CH₃ → CH₃COCH₃

Grupos funcionais e sua importância

A química orgânica tem uma característica única em relação aos grupos funcionais, que são grupos específicos de átomos dentro das moléculas que determinam as reações características dessas moléculas. O mesmo grupo funcional se comportará de maneira previsível em muitas moléculas diferentes. Alguns grupos funcionais comuns incluem:

  • Grupo hidroxila (–OH): Encontrado em álcoois, por exemplo, etanol (C₂H₅OH).
  • Grupo carboxila (–COOH): Encontrado em ácidos carboxílicos, por exemplo, ácido acético (CH₃COOH).
  • Grupo amino (–NH₂): Encontrado em aminas e aminoácidos, por exemplo, glicina (NH₂CH₂COOH).
  • Grupo carbonila (C=O): Encontrado em cetonas e aldeídos, por exemplo, acetona (CH₃COCH₃).
Grupo Funcional (C=O)

Estereoscopia

A estereoquímica é o estudo do arranjo espacial dos átomos nas moléculas e como isso afeta suas propriedades físicas e químicas. As moléculas orgânicas podem existir em diferentes isômeros, que são compostos com a mesma fórmula, mas diferentes arranjos de átomos. Alguns conceitos importantes de estereoquímica incluem:

  • Quiralidade: Uma molécula é quiral se suas imagens espelhadas não se sobrepõem. Essas moléculas têm enantiômeros, que são imagens espelhadas umas das outras, assim como uma pessoa tem uma mão esquerda e outra direita.
  • Estereoisômeros: Estereoisômeros têm a mesma fórmula molecular e estrutural, mas diferem no arranjo espacial dos átomos. Exemplos incluem isômeros cis-trans e enantiômeros.

A quiralidade é um conceito essencial em produtos farmacêuticos, pois um enantiômero pode ter um efeito terapêutico, enquanto o outro pode ser prejudicial.

Aplicações da química orgânica

A química orgânica desempenha um papel vital na vida cotidiana e é importante em muitas indústrias. Algumas das principais aplicações incluem:

  • Produtos farmacêuticos: A química orgânica está no centro do desenvolvimento de medicamentos e produtos farmacêuticos sintéticos, no design de novos medicamentos baseados em compostos orgânicos.
  • Agricultura: Compostos orgânicos, como pesticidas e fertilizantes, aumentam a produtividade e protegem as culturas de pragas e doenças.
  • Polímeros: A química orgânica é essencial na fabricação de polímeros, como plásticos, borrachas e fibras, que têm amplas aplicações na indústria e nas residências.
  • Bioquímica: Compreender a química da vida envolve moléculas orgânicas, incluindo ácidos nucleicos, proteínas e carboidratos.

Polímero

Polímeros são grandes moléculas formadas por unidades estruturais repetidas chamadas monômeros. Estes são mantidos juntos por ligações covalentes. Polímeros orgânicos são prevalentes na vida cotidiana e incluem tanto polímeros sintéticos, como plásticos, quanto polímeros naturais, como proteínas e DNA.

-[CH₂-CH₂]_n- (Polietileno) -[NH-CHR-CO]_n- (Polipeptídeo)

Considerações finais

O vasto campo da química orgânica é fundamental em muitos campos científicos e aplicados. Sua exploração e estudo fornecem insights sobre a base molecular da vida e a base para muitos avanços tecnológicos. De hidrocarbonetos simples a biomoléculas complexas, a química orgânica continua a ser uma ciência dinâmica e importante que continua a evoluir com o desenvolvimento de novas tecnologias e abordagens teóricas.


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