Graduação
  1. Química Geral  1.1. Introdução à Química  1.2. Estrutura Atômica  1.2.1. Partículas subatômicas  1.2.2. Modelo Atômico  1.2.3. Números quânticos  1.2.4. Configuração Eletrônica  1.2.5. Tendências periódicas  1.2.6. Isótopos e suas aplicações  1.3. Ligação Química  1.3.1. Ligação iônica  1.3.2. Ligações covalentes  1.3.3. Ligação Metálica  1.3.4. Hibridização  1.3.5. Geometria molecular e teoria VSEPR  1.3.6. Polaridade de ligação e momento dipolar  1.4. Estequiometria  1.4.1. Conceito de mol  1.4.2. Fórmula empírica e molecular  1.4.3. Reagente limitante e reagente em excesso  1.4.4. Rendimento Percentual e Pureza  1.4.5. Cálculo de diluição  1.5. Estados da Matéria  1.5.1. Leis dos Gases  1.5.2. Matéria e Forças Intermoleculares  1.5.3. Estruturas Sólidas e Cristalinas  1.5.4. Diagrama de fases  1.5.5. Plasma e fluido supercrítico  1.6. Reações químicas  1.6.1. Tipos de Reações Químicas  1.6.2. Balanceamento de Equações Químicas  1.6.3. Reações termoquímicas  1.6.4. Perfis de energia de reação  1.7. Soluções e Misturas  1.7.1. Unidades de concentração  1.7.2. Propriedades do síndrome  1.7.3. Solubilidade e Regras de Solubilidade  1.7.4. Lei de Henry e Lei de Raoult  1.7.5. Coeficiente de partição  1.8. Equilíbrio químico  1.8.1. Lei da ação das massas  1.8.2. Princípio de Le Chatelier  1.8.3. Quociente de reação  1.8.4. Para usar esta calculadora online para Constante de Equilíbrio, insira a Constante de Equilíbrio (Eq.) e pressione o botão calcular. Aqui está como o cálculo da Constante de Equilíbrio pode ser explicado com os valores de entrada fornecidos -> 0.05 = 0.05/0.  1.8.5. Balanço ácido-base  1.9. Ácidos e bases  1.9.1. Definições de Arrhenius, Brønsted–Lowry e Lewis  1.9.2. pH e pOH  1.9.3. Titulação ácido-base  1.9.4. Solução Tampão  1.9.5. Indicador ácido-base  1.9.6. Ácidos e Bases Polipróticos  1.10. Eletroquímica  1.10.1. reações redox  1.10.2. Células Galvânicas e Eletrolíticas  1.10.3. Equação de Nernst  1.10.4. Eletrolise  1.10.5. Leis de Faraday da eletrólise  1.11. Termodinâmica  1.11.1. Leis da Termodinâmica  1.11.2. Entalpia, entropia e energia livre de Gibbs  1.11.3. Espontaneidade das reações  1.11.4. Ciclos termodinâmicos (Lei de Hess, Ciclo de Carnot)  1.12. Cinética  1.12.1. Lei de velocidade e ordem de reação  1.12.2. Energia de Ativação e Catalisador  1.12.3. Teoria das colisões  1.12.4. Mecanismo de reação  1.12.5. Teoria do estado de transição
  2. Química orgânica  2.1. Estrutura e relações  2.1.1. Hybridisation in Carbon Compounds  2.1.2. Ressonância e aromatização  2.1.3. Molecular orbitals  2.1.4. Efeitos indutivo e mesomérico  2.2. Hidrocarbonetos  2.2.1. Hidrocarbonetos  2.2.2. Alquenos  2.2.3. Alquinos  2.2.4. Compostos aromáticos  2.2.5. Cicloalcanos e Conformação  2.3. Grupo Funcional  2.3.1. Álcoois e fenóis  2.3.2. Éteres e epóxidos  2.3.3. Aldeído e cetona  2.3.4. Ácidos carboxílicos e derivados  2.3.5. Amina  2.3.6. Ésteres e amidas  2.3.7. Tióis e Sulfetos  2.4. Estereoscópico  2.4.1. Isomerismo em Estereoquímica  2.4.2. Quiralidade e atividade óptica  2.4.3. Análise Estrutural  2.4.4. Diastereômeros e Enantiômeros  2.5.1. Reações de substituição  2.5.2. Reações de eliminação  2.5.3. Reações de Adição  2.5.4. Reações Radicais  2.5.5. Reações de rearranjo  2.5.6. Reações Pericíclicas  2.6. Espectroscopia e análise estrutural  2.6.1. Espectroscopia Infravermelha  2.6.2. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear  2.6.3. Espectrometria de Massas  2.6.4. Espectroscopia UV-visível  2.6.5. Cristalografia de raios X  2.7. Química de polímeros  2.7.1. Polímeros de Adição e Condensação  2.7.2. Mecanismo de polimerização  2.7.3. Polímero Biodegradável  2.7.4. Polímeros condutores e inteligentes
  3. Química inorgânica  3.1. Química de Coordenação  3.1.1. Ligantes e compostos de coordenação  3.1.2. Teoria do campo cristalino  3.1.3. Teoria do Orbital Molecular em Compostos de Coordenação  3.1.4. Distorsão de Jahn–Teller  3.2. Química do Grupo Principal  3.2.1. Metais alcalinos e alcalino-terrosos  3.2.2. Halogênios e Gases Nobres  3.2.3. Metais de transição e seus complexos  3.2.4. Lantanídeos e Actinídeos  3.3. Química do estado sólido  3.3.1. Redes cristalinas e células unitárias  3.3.2. Defeitos em sólidos  3.3.3. Propriedades elétricas e magnéticas  3.3.4. Supercondutividade  3.4. Química bioinorgânica  3.4.1. Íons metálicos na biologia  3.4.2. Reações enzimáticas com metais  3.4.3. Intoxicação por metais e desintoxicação  3.4.4. Metaloproteínas e Metaloenzimas
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  5. Química Analítica  5.1. Métodos clássicos  5.1.1. Análise Gravimétrica  5.1.2. titritrimetria  5.2. Métodos instrumentais  5.2.1. Cromatografia  5.2.2. Espectroscopia  5.2.3. Métodos Eletroanalíticos  5.2.4. Difração de raios X
  6. Química Industrial  6.1. Petroquímica  6.2. Princípios de engenharia química  6.3. Química Verde  6.4. Produtos Farmacêuticos e Síntese de Medicamentos
  7. Bioquímica  7.1. Carbohydrates  7.2. Proteínas e enzimas  7.3. Lipídios e membranas  7.4. Ácidos nucleicos  7.5. Metabolismo e Bioenergética  7.6. Cinética enzimática e mecanismo

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Isótopos e suas aplicações


Entendendo os isótopos

Ao discutir a estrutura atômica, um conceito essencial a entender são os isótopos. Um átomo possui um núcleo contendo prótons e nêutrons, rodeado por elétrons que orbitam em diferentes níveis de energia. O número de prótons no núcleo de um átomo define o elemento químico e é conhecido como número atômico. Por exemplo, todos os átomos que contêm seis prótons são identificados como átomos de carbono.

Apesar de terem o mesmo número de prótons, os átomos do mesmo elemento podem ter diferentes números de nêutrons. Essas formas são conhecidas como isótopos. Assim, isótopos são átomos do mesmo elemento que têm o mesmo número de prótons, mas diferentes números de nêutrons, levando a diferentes massas atômicas.

Visualização dos isótopos de carbono

Considere os isótopos mais comuns do carbono:

  • Carbono-12: 6 prótons e 6 nêutrons
  • Carbono-13: 6 prótons e 7 nêutrons
  • Carbono-14: 6 prótons e 8 nêutrons
Carbono-126p, 6nCarbono-136p, 7nCarbono-146p, 8n

Como os isótopos são representados

Os isótopos são geralmente representados de duas maneiras principais: usando o nome do elemento seguido por um hífen e o número de massa (por exemplo, carbono-12) ou usando a notação m Z, onde m é o número de massa e Z é o símbolo atômico. Por exemplo, carbono-12 também pode ser escrito como 12 C.

O número de massa é a soma dos prótons e nêutrons no núcleo. Para o carbono-12, é expresso como:

       Número de massa (A) = Número de prótons (Z) + Número de nêutrons (N)
       A = 6 + 6 = 12

Estabilidade e radioatividade

Nem todos os isótopos são estáveis. Os núcleos de alguns isótopos são instáveis e sofrem decaimento radioativo, um processo pelo qual se transformam em outros elementos. Tais isótopos são chamados de radioisótopos. A estabilidade de um isótopo depende da sua razão neutrão-próton. Geralmente, há uma certa razão ótima onde a força que une os núcleos é mais forte. Em isótopos instáveis, o núcleo pode liberar partículas ou energia para alcançar um estado mais estável.

Exemplo de decaimento radioativo: carbono-14

O carbono-14 é um exemplo de isótopo radioativo. Ele decai ao longo do tempo para formar o nitrogênio-14 via decaimento beta, onde um nêutron é convertido em um próton e um elétron é emitido:

       14 C → 14 N + e − + ν e

Aplicações dos isótopos

Os isótopos têm amplas aplicações em diversos campos. Eles desempenham um papel importante na medicina, arqueologia, agricultura e química, etc.

Medicina

Uma de suas principais aplicações médicas é no diagnóstico e tratamento. Radioisótopos como o tecnécio-99m são usados em imagens para diagnosticar uma variedade de condições. Scans de tomografia por emissão de pósitrons (PET) usam isótopos como flúor-18 para observar processos metabólicos. Na terapia do câncer, isótopos como o cobalto-60 emitem raios gama para atacar e matar células cancerosas.

Arqueologia e datação por carbono

Uma das aplicações mais conhecidas dos isótopos é a datação por carbono, que é usada para determinar a idade de material orgânico antigo. Baseia-se no decaimento do carbono-14 em nitrogênio-14. Comparando-se a quantidade de carbono-14 restante em uma amostra com a quantidade original esperada, os cientistas podem estimar quantos anos se passaram desde que o organismo morreu. A meia-vida do carbono-14, cerca de 5730 anos, é importante nesse tipo de datação.

Agricultura

Na agricultura, os isótopos são usados para melhorar a segurança alimentar e o controle de pragas. Traçadores podem seguir a absorção de fertilizantes nas plantas. Além disso, os isótopos ajudam a estudar o crescimento das plantas e a fotossíntese. No controle de pragas, a técnica do inseto estéril (SIT) usa radiação para esterilizar insetos machos, controlando assim o crescimento da população.

Química

Na química, os isótopos desempenham um papel importante na pesquisa e experimentação. Deutério (hidrogênio pesado com um nêutron) é usado em espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN) por causa de suas propriedades magnéticas distintivas. A rotulagem isotópica com isótopos estáveis ajuda a rastrear caminhos químicos e mecanismos de reação.

Divisão e abundância natural

Os isótopos ocorrem em quantidades naturais variáveis. Por exemplo, o carbono-12 compõe cerca de 98,89% do carbono encontrado na natureza, enquanto o carbono-13 e o carbono-14 compõem cerca de 1,11% e quantidades traço, respectivamente.

A fracionação isotópica ocorre quando processos causam uma mudança mensurável nessas proporções naturais. Ocorre em processos físicos e químicos e é importante em áreas como a geoquímica. Por exemplo, isótopos mais leves reagem mais rapidamente em temperaturas mais baixas, causando uma mudança menor nas proporções de isótopos.

Visualização das abundâncias isotópicas naturais

98,89%C-121,11%C-13

Pensamentos finais

O estudo dos isótopos se estende muito além dos conceitos básicos da estrutura atômica. Ao compreender os isótopos, aprendemos mais sobre as complexidades das interações atômicas e as variações de elementos que regulam os processos naturais. Através de suas aplicações, os isótopos enfatizam sua importância no avanço da tecnologia e na compreensão científica.

Em suma, os isótopos são as chaves que desbloqueiam possibilidades de exploração profunda na ciência, medicina, arqueologia e em uma variedade de indústrias, revelando a complexidade sutil e a diversidade da natureza.


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