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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Espectroscopia de Infravermelho


A espectroscopia de infravermelho (IR) é uma técnica analítica poderosa usada na química para identificar e estudar produtos químicos. Este método de espectroscopia explora o fato de que as moléculas absorvem frequências específicas de luz infravermelha, que causam transições vibracionais dentro das moléculas. Essas absorções, que ocorrem em frequências específicas, tornam a espectroscopia IR uma ferramenta essencial no campo da análise química para determinar a estrutura molecular.

Princípios básicos

A espectroscopia de infravermelho detecta a interação da radiação infravermelha com a matéria. A ideia básica é que, quando a luz infravermelha é projetada em uma amostra, certos comprimentos de onda da luz são absorvidos pela amostra. Essas absorções correspondem a diferentes estados vibracionais nas moléculas.

O espectro infravermelho é um gráfico que mostra a absorbância (ou transmitância) da luz em função de sua frequência. O espectro IR geralmente varia de cerca de 4000 cm -1 a 400 cm -1, onde a frequência é medida em números de onda, que é o recíproco do comprimento de onda, e representa o número de ciclos de onda em um centímetro.

Número de onda (cm -1) = 1 / comprimento de onda (cm)

Vibrações moleculares

Vibrações moleculares são movimentos que alteram a forma de uma molécula através do deslocamento atômico. Existem duas categorias principais de vibrações moleculares:

  • Alongamento: Envolve a mudança no comprimento da ligação.
  • Flexão: Envolve uma mudança no ângulo de ligação.

Em geral, a vibração de alongamento requer mais energia do que o movimento de flexão.

Para moléculas diatômicas simples, AB, dois tipos principais de alongamento podem ser observados no infravermelho:

  • Alongamento isométrico
  • Alongamento assimétrico
alongamento isométrico

Em moléculas mais complexas, os modos vibracionais podem envolver grupos de átomos em movimento, em vez de apenas dois, gerando espectros IR mais complexos e permitindo detalhes mais finos na determinação estrutural.

Preparação de amostra e equipamentos

A espectroscopia de infravermelho pode ser usada com sólidos, líquidos ou gases. A preparação da amostra depende do estado da matéria, das propriedades físicas da amostra e dos dados desejados a partir da análise. Geralmente, amostras sólidas devem ser prensadas em pelotas, geralmente com brometo de potássio (KBr), ou transformadas em filmes finos, enquanto amostras líquidas podem ser colocadas entre duas placas de sal translúcidas em IR, frequentemente feitas de cloreto de sódio (NaCl).

Os principais componentes de um espectrômetro de infravermelho são uma fonte de luz, um monocromador para selecionar comprimentos de onda específicos, uma cela de amostra e um detector. A espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), que produz um interferograma usando um interferômetro, é a técnica moderna de escolha devido às suas vantagens de relação sinal-ruído e velocidade de aquisição de dados.

Aplicações e análise

Uma das aplicações fundamentais da espectroscopia IR é identificar grupos funcionais em compostos orgânicos. Diferentes grupos funcionais absorvem frequências específicas de radiação IR:

  • Alongamento CH: cerca de 2900 cm -1
  • Alongamento C=O: cerca de 1700 cm -1
  • Alongamento OH: cerca de 3300 cm -1
Alongamento OH Alongamento C=O Alongamento CH

Ao analisar o espectro IR de uma amostra, os químicos podem entender a presença de grupos funcionais específicos e inferir informações estruturais sobre o composto. Espectros complexos podem precisar de análise adicional usando um banco de dados de espectros conhecidos para inferir a estrutura da amostra.

Exemplos e estudos de caso

Considere o espectro do etanol. O espectro IR do etanol mostra picos característicos para alongamento OH (cerca de 3300 cm -1), alongamento CH (cerca de 2900 cm -1) e alongamento CO (cerca de 1050 cm -1). A estrutura do etanol pode ser confirmada ao comparar este espectro com compostos conhecidos.

Moléculas complexas e espectros IR

Moléculas mais complexas, como proteínas ou polímeros, têm espectros IR correspondentemente mais complexos. Por exemplo, as ligações peptídicas em proteínas originam diversas bandas de absorção coletivamente conhecidas como bandas amida. Essas bandas fornecem informações sobre a estrutura secundária da proteína, como alfa-hélices e folhas beta.

Polímeros, que são longas cadeias de unidades repetidas, mostram picos dependendo do tipo de ligações presentes em sua estrutura. Por exemplo, o polietileno mostra bandas fortes de alongamento e flexão C-H.

Avanços e direções futuras

Os avanços modernos na espectroscopia de infravermelho se concentraram em melhorar a resolução e sensibilidade. Técnicas como refletância total atenuada (ATR) e refletância difusa expandiram as capacidades da espectroscopia IR convencional, reduzindo os procedimentos de preparação de amostras e permitindo a análise direta de amostras sólidas.

Outra área emergente é a integração de bancos de dados computadorizados e software de análise espectral, que ajuda a identificar rapidamente e com precisão compostos desconhecidos usando reconhecimento de padrões e determinação automática de picos.

Conclusão

A espectroscopia de infravermelho é uma ferramenta analítica fundamental em química física. Sua capacidade de identificar grupos funcionais e extrair informações sobre a estrutura molecular a torna indispensável tanto em aplicações de pesquisa quanto industriais. À medida que a tecnologia avança, o campo da espectroscopia de infravermelho continuará a crescer, fornecendo insights mais profundos sobre o comportamento molecular e novas aplicações em uma variedade de disciplinas científicas.


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