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
  4. Química física  4.1. Química Quântica  4.1.1. Dualidade onda-partícula  4.1.2. Equação de Schrödinger  4.1.3. Números Quânticos e Orbitais  4.1.4. Espectroscopia atômica e molecular  4.2. Mecânica estatística  4.2.1. Distribuição de Maxwell–Boltzmann  4.2.2. Funções de partição  4.2.3. Estatísticas de Bose–Einstein e Fermi–Dirac  4.3. Termodinâmica Química  4.3.1. Energia Livre de Gibbs  4.3.2. Transição de fase  4.3.3. Eficiência termodinâmica  4.4. Química de superfícies  4.4.1. Absorção e Catálise  4.4.2. Coloides e Emulsões
  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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Análise Estrutural


A análise estrutural é um conceito importante em estereoquímica, particularmente no campo da química orgânica. Envolve o estudo das diferentes disposições espaciais dos átomos em uma molécula que surgem da rotação em torno de ligações simples. Essas diferentes disposições, ou conformações, podem ter efeitos significativos sobre as propriedades físicas e químicas das moléculas. Esta análise é importante porque nos ajuda a entender o comportamento das moléculas em diferentes ambientes, os caminhos estereoquímicos que elas preferem e sua reatividade química. Antes de passar para moléculas mais complexas, o tipo mais simples de análise estrutural pode ser explicado usando o etano como modelo.

Conceitos Básicos

Antes de aprofundar na análise conformacional, é necessário entender alguns conceitos básicos:

  • Conformação: Conformação é um arranjo específico de átomos em uma molécula que pode ser alterado para outros arranjos pela rotação em torno de ligações simples.
  • Ângulo diedro: O ângulo entre dois planos intersectantes que, no contexto da análise conformacional, é geralmente entre átomos ou grupos ligados a átomos de carbono adjacentes.

Isômeros Conformacionais do Etano

O etano, C_2H_6, é a molécula mais simples para estudar na análise conformacional. A molécula pode girar livremente em torno da ligação simples carbono-carbono, formando diferentes conformações.

        HH
         ,
          CC
         ,
        HH

No etano, as duas conformações mais importantes são as conformações alternada e eclipsada:

Conformação Alternada

Na conformação alternada, os átomos de hidrogênio em um carbono estão localizados na distância máxima dos átomos de hidrogênio no carbono adjacente. Esta conformação é energeticamente favorável porque minimiza as interações repulsivas elétron-elétron entre os átomos de hidrogênio.

Estrutura Eclipsada

Na forma eclipsada, os átomos de hidrogênio em um carbono se alinham diretamente com os átomos de hidrogênio no carbono oposto. Isso resulta em um aumento da repulsão entre as nuvens eletrônicas, tornando a forma eclipsada mais alta em energia e menos estável que as formas alternadas.

Diagrama de Energia Potencial

O diagrama de energia potencial pode ser usado para mostrar as mudanças de energia que ocorrem quando o etano gira em torno de uma ligação carbono-carbono. À medida que um modelo descreve as mudanças conformacionais do etano de alternado para eclipsado e de volta, o diagrama se assemelha a uma onda:

    energy __ __
                  ,
                  ,
    |_____________|_________|__________ angle diedro
      0° (60° - alternado) 120° 180° (240° - alternado) 300° 360°

O diagrama mostra um mínimo nas estruturas alternadas e um máximo nas estruturas eclipsadas. A diferença de energia entre essas estruturas é tipicamente pequena, mas significativa o suficiente para afetar a reatividade química e as propriedades.

Análise Conformacional do Butano (C4H10)

O butano é outra molécula frequentemente usada para ilustrar a análise conformacional. É mais complexo que o etano devido à presença de uma ligação carbono-carbono adicional. Considere a rotação em torno da ligação simples central (a ligação C2-C3):

        HH
         ,
          CC
         ,
        C–C
         ,
          HH

Simulação Anti e Gauche

As duas formas mais importantes de butano são as formas anti e gauche:

Anti: A conformação anti ocorre quando os dois grupos metila em átomos de carbono adjacentes estão a 180 graus de distância. Esta é a conformação cadeira com a menor energia.

Gauche: A conformação gauche ocorre quando os grupos metila estão a 60 graus de distância. Esta conformação é mais alta em energia que a anti devido à repulsão estérica entre os dois grupos metila.

Perfil de Energia do Butano

O perfil de energia da rotação do butano em torno da ligação central pode ser representado de forma semelhante ao do etano, mas com picos e vales adicionais.

    energy ______
              ,
            ,
    ,
     0° 60° Gauche 120° 180° Anti 240° 300° Gauche 360°

Neste perfil, a conformação anti é o estado de menor energia, enquanto a conformação eclipsada associada aos grupos metila é a mais alta.

Flexibilidade Molecular e Reatividade

A análise estrutural de moléculas como etano e butano destaca como a rotação em torno de ligações simples pode levar a diferentes disposições espaciais. Esta flexibilidade é uma característica fundamental das moléculas orgânicas e afeta sua reatividade e interações com outras moléculas. Por exemplo:

  • Seletividade Enzimática: Muitas enzimas são seletivas em relação a estruturas específicas de substratos, reconhecendo apenas arranjos espaciais específicos que se adaptam precisamente ao seu sítio ativo.
  • Caminhos de Reação: Algumas estruturas podem ser mais reativas que outras, facilitando a reação ao longo desse caminho específico.

Análise Conformacional em Cicloexano

O cicloexano fornece um exemplo único de análise conformacional. Ele não exibe rotações simples em torno de ligações simples devido à sua estrutura em anel, mas pode adotar diferentes estruturas dependendo da flexão do anel. A estrutura mais estável é a estrutura cadeira. Aqui está um exemplo:

       HH
        ,
         CC
        ,
       CC
      ,
     h---h h---h

Formas Cadeira, Barco e Barco Dobrado

  • Conformação Cadeira: Na conformação cadeira, os átomos de carbono estão ordenados de forma que a interferência estérica seja minimizada.
  • Estrutura Barco: A estrutura barco possui algumas interações assumidas e tensões estáticas.
  • Conformação Barco Dobrado: Uma conformação intermediária entre a cadeira e a conformação barco, com menos estresse que a conformação barco pura.

Posições Equatoriais e Axiais: Na conformação cadeira, os substituintes no anel de cicloexano podem ocupar posições equatoriais ou axiais. As posições equatoriais são geralmente mais estáveis devido à menor interferência estérica.

Importância da Análise Conformacional

A análise estrutural é importante para um entendimento mais profundo da química orgânica. Ela proporciona uma visão sobre como as moléculas se comportam em diferentes condições e como elas assumem diferentes formas e estruturas. Esse conhecimento é aplicável a:

  • Design Molecular: Ao entender as conformações preferidas, os químicos podem projetar moléculas com propriedades específicas para uso em produtos farmacêuticos, materiais e indústrias.
  • Previsão de Resultados de Reações: Mecanismos de reação podem ser melhor compreendidos e previstos ao estudar como a estrutura dos reagentes afeta sua reatividade.
  • Estereoquímica: Os resultados estereoquímicos das reações podem ser significativamente afetados pelas preferências conformacionais, facilitando a síntese de moléculas com estereoquímica desejada.

Através de uma análise analógica cuidadosa, os químicos podem se tornar habilidosos em prever e controlar o comportamento das moléculas, levando, em última análise, a inovações em uma variedade de disciplinas científicas.


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