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
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  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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Absorção e Catálise


No campo da química física, o estudo da adsorção e catálise é de vital importância, especialmente em química de superfícies e coloides. Este vasto assunto está entrelaçado com vários campos da química, física e até biologia, refletindo fenômenos importantes em processos naturais e industriais. Este texto explica os princípios básicos e as aplicações da adsorção e catálise usando linguagem simples e exemplos ilustrativos.

Absorção

Adsorção é o processo pelo qual moléculas de um gás ou líquido aderem à superfície de um sólido ou líquido. Este fenômeno ocorre porque as moléculas na superfície de uma substância têm forças químicas desequilibradas. Como resultado, elas podem atrair e reter partículas de várias substâncias. A adsorção é um processo de superfície, ao contrário da absorção, que envolve todo o volume da substância.

Tipos de absorção

A adsorção pode ser amplamente classificada em duas categorias:

  1. Adsorção física (fisisorção): Este tipo envolve fracas forças de van der Waals. Não há mudança química significativa no adsorvente, e o processo é normalmente reversível. Um exemplo de fisisorção ocorre quando moléculas de gás aderem à superfície do carvão.
  2. Quimissorção: Na quimissorção, as moléculas são mantidas juntas por ligações químicas que são mais fortes que as forças de van der Waals. O processo frequentemente envolve uma mudança química e é irreversível. Um exemplo comum é a adsorção de moléculas de oxigênio na superfície de metais, formando óxidos metálicos.

Isoterma de absorção

Isotermas de adsorção descrevem como a quantidade de adsorvato em um adsorvente muda com a pressão (ou concentração) a uma temperatura constante. Algumas das isotermas de adsorção bem conhecidas usadas para explicar o comportamento são as seguintes:

  1. Isoterma de Langmuir 
                q = (q_max * b * p) / (1 + b * p)

    A isoterma de Langmuir baseia-se na suposição de que a máxima adsorção corresponde a uma monocamada saturada de moléculas de adsorvato na superfície do adsorvente.

  2. Isoterma de Freundlich 
                q = k * c^(1/n)

    A equação da isoterma de Freundlich é empírica e descreve a adsorção em superfícies heterogêneas ou superfícies que suportam sítios com diferentes afinidades.

Exemplo: adsorção em carvão ativado

Quando a água passa através de carvão ativado, impurezas como cloro, odores e compostos orgânicos voláteis são adsorvidos na superfície do carvão ativado. Este processo é um método primário usado para purificar água potável.

Catálise

Catálise é o aumento na taxa de uma reação química iniciada pela presença de um catalisador. Catalisadores são substâncias que fornecem um caminho alternativo para a reação com menor energia de ativação, sem serem consumidas no processo.

Tipos de catálise

A catálise pode ser dividida em dois tipos principais:

  1. Catálise homogênea: O catalisador está na mesma fase que os reagentes. Por exemplo, o gás cloro catalisa a decomposição do ozônio na estratosfera, reagindo na fase gasosa.
  2. Catálise heterogênea: O catalisador existe em uma fase diferente dos reagentes. Um exemplo disso é o conversor catalítico em automóveis, onde catalisadores sólidos ajudam a converter poluentes gasosos em substâncias menos nocivas.

Reação exemplo: Processo Haber

No processo Haber, o ferro atua como catalisador para a síntese de amônia (NH3) a partir de nitrogênio (N2) e hidrogênio (H2):

        N2 (g) + 3H2 (g) → 2NH3 (g)
Este processo é importante para a produção de amônia necessária para fertilizantes.

Mecanismo da catálise

Catalisadores operam fornecendo um caminho alternativo para a reação. Isso pode ser visualizado da seguinte forma:

Reagentes Produtos Caminho catalisado

O caminho usando um catalisador (caminho vermelho) tem um pico inferior ao da reação não catalisada (não mostrado), reduzindo a energia de ativação requerida e acelerando a reação.

Catálise enzimática

Enzimas são catalisadores biológicos que possibilitam reações bioquímicas ocorrerem sob condições relativamente suaves de temperatura e pressão, exibindo alta especificidade para seus substratos. Por exemplo, a enzima amilase ajuda a quebrar o amido complexo em açúcares simples, que o corpo pode assimilar facilmente.

Importância da catálise

Catalisadores desempenham um papel vital na química industrial durante a fabricação de produtos químicos, medicamentos e biocombustíveis. Catalisadores ajudam a economizar energia e recursos aumentando a eficiência dos processos existentes e permitindo a produção de menos resíduos. Além disso, catalisadores possibilitam reações que de outra forma seriam difíceis sob condições normais.

Conclusão

Os conceitos de adsorção e catálise têm aplicações indispensáveis em vários campos da ciência e da indústria. Compreender esses processos ajuda a desenvolver materiais avançados e tecnologias inovadoras, enfrentando assim desafios globais na sustentabilidade energética, redução de poluição e saúde. Através de uma compreensão fundamental de adsorção e catálise, ganha-se uma visão sobre o enorme potencial da química de superfícies e coloides para o avanço do progresso científico e industrial.


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