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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Espectrometria de Massa


A espectrometria de massa é uma poderosa técnica analítica usada para medir a razão massa-carga dos íons. Ela fornece informações sobre a estrutura molecular e composição de compostos, tornando-se uma ferramenta inestimável no campo da química física. Este método ajuda a identificar substâncias desconhecidas, determinar a composição isotópica dos elementos em uma molécula e elucidar a estrutura de compostos complexos.

Introdução à espectrometria de massa

O princípio básico da espectrometria de massa é simples. Uma amostra é ionizada e os íons produzidos são separados com base em sua razão massa-carga (m/z). O detector então registra esses íons e o espectro de massa resultante exibe a abundância dos íons detectados em função da razão massa-carga.

Este processo pode ser dividido em várias etapas:

  • Ionização: geração de íons a partir da amostra.
  • Aceleração: os íons são acelerados por meio de um campo elétrico.
  • Desvio: os íons são desviados pelo campo magnético.
  • Detecção: os íons são detectados e os dados são registrados para produzir um espectro de massa.

Técnica de ionização

Diversas técnicas de ionização são usadas na espectrometria de massa, cada uma adequada para diferentes tipos de compostos:

Ionização por elétrons (EI)

    m + e⁻ → m⁺ + 2e⁻

Na ionização por elétrons, um feixe de elétrons é usado para bombardear moléculas da amostra, fazendo com que percam um elétron e formem íons positivos. EI é uma técnica de ionização agressiva que frequentemente resulta em fragmentação extensiva.

Ionização química (CI)

    M + reagent⁺ → [M+H]⁺ + fragment

A ionização química envolve reações íon-molécula na fase gasosa. Primeiro, um gás reagente (como metano) é ionizado, que então ioniza as moléculas da amostra. CI é uma técnica mais suave que EI, frequentemente resultando em íons moleculares intactos.

Ionização por electrospray (ESI)

A ionização por electrospray é amplamente utilizada para biomoléculas polares e grandes. A amostra é dissolvida em um solvente e pulverizada através de uma agulha carregada, formando uma fina névoa. A evaporação do solvente resulta em gotículas carregadas que eventualmente resultam em íons livres.

Analisador de massa

Analisadores de massa separam os íons com base em sua razão massa-carga. Vários tipos de analisadores foram desenvolvidos, cada um com suas próprias aplicações e pontos fortes:

Analisador de massa quadrupolo

Analisadores de massa quadrupolo usam campos elétricos oscilantes para filtrar seletivamente íons. Somente íons com uma razão massa-carga específica passam através do detector. Analisadores de quadrupolo são ideais para análise quantitativa de rotina por causa de sua robustez e simplicidade.

Analisador de massa tempo de voo (TOF)

Em um analisador de TOF, os íons são acelerados e permitidos a fluir através de um tubo. Íons de diferentes razões m/z chegam ao detector em tempos diferentes. Analisadores de TOF fornecem alta precisão de massa e são úteis para grandes biomoléculas.

Analisador de massa de setor magnético

Analisadores de setor magnético usam campos magnéticos para separar íons com base em sua velocidade. Esses tipos de analisadores fornecem alta resolução de massa e são frequentemente utilizados em aplicações de alta precisão.

Detectores

Uma vez separados, os íons são detectados por um detector que mede a intensidade de cada feixe de íons. Os tipos mais comuns de detectores são:

  • Copo de Faraday: Um coletor simples de íons que mede a corrente induzida pelos íons que caem sobre ele. Adequado para correntes grandes.
  • Multiplicador de elétrons: Um amplificador que detecta baixas correntes de íons gerando uma cascata de elétrons.
  • Placa de microcanais (MCP): Amplifica os sinais de íons para requisitos de alta velocidade e alta sensibilidade.

Estudo de caso: Interpretando o espectro de massa

Considere o espectro de massa do etanol (C 2 H 5 OH). Picos proeminentes podem incluir:

  • m/z = 46: Pico do íon molecular representa C 2 H 5 OH⁺.
  • m/z = 31: Representa o íon CH2OH⁺.
  • m/z = 29: Corresponde ao íon C 2 H 5 ⁺.
  • m/z = 28: Indica a fração de monóxido de carbono (CO⁺).

Interpretar espectros de massa envolve compreender os padrões de fragmentação que ajudam a entender a estrutura do composto.

Aplicações da espectrometria de massa

A versatilidade da espectrometria de massa a torna valiosa em muitas áreas:

Proteômica

A espectrometria de massa é essencial na identificação e quantificação de proteínas em amostras biológicas complexas, auxiliando na descoberta de biomarcadores e entendimento de mecanismos de doenças.

Metabolômica

Esta técnica identifica metabólitos dentro de sistemas biológicos e fornece informações sobre condições de doenças, respostas a medicamentos e vias metabólicas.

Análise ambiental

A espectrometria de massa detecta poluentes no ambiente em nível microscópico, garantindo conformidade com regulamentos de saúde.

Ciência forense

É usada para identificar substâncias em testes de drogas, toxicologia e investigações criminais.

O futuro da espectrometria de massa

Os avanços em técnicas de ionização, analisadores de massa e detectores continuam a expandir as aplicações e capacidades da espectrometria de massa, melhorando a sensibilidade, precisão e velocidade, com um impacto dramático na pesquisa e na indústria.


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