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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Espectroscopia de ressonância magnética nuclear


A espectroscopia de ressonância magnética nuclear, ou espectroscopia de RMN, é uma técnica analítica poderosa utilizada em química orgânica para determinar a estrutura de compostos orgânicos. A RMN envolve o estudo da interação entre campos magnéticos e certos núcleos atômicos. Quando um núcleo é colocado em um campo magnético, ele se comporta de forma semelhante a um pequeno ímã de barra. Se o núcleo for compatível, ele pode absorver e reemitir radiação eletromagnética, e esse processo é detectado na espectroscopia de RMN.

O tipo mais comum de RMN usado em química orgânica envolve núcleos de hidrogênio, também conhecidos como proton RMN ou 1H RMN. O princípio básico se baseia nas propriedades magnéticas de certos núcleos presentes em compostos orgânicos. Os núcleos de interesse são expostos a um campo magnético forte e irradiados com pulsos de radiofrequência (RF).

Princípio da espectroscopia de RMN

A espectroscopia de RMN é baseada nas propriedades magnéticas de certos núcleos atômicos. Quando colocados em um campo magnético, esses núcleos absorvem radiação eletromagnética em uma frequência característica do isótopo. As principais etapas envolvidas nesse processo são:

  • Colocar os núcleos em um campo magnético forte.
  • Aplicação de um pulso de radiofrequência para excitar o núcleo.
  • Recepção do sinal quando o núcleo retorna ao seu estado de equilíbrio.

Os dados são frequentemente exibidos em um espectro que mostra a frequência das ondas de rádio absorvidas versus sua intensidade. Cada pico no espectro de RMN corresponde a um núcleo ou grupo de núcleos no composto.

Conceitos básicos

Campos magnéticos e precessão de Larmor

Quando colocados em um campo magnético, núcleos com spin precessarão na direção do campo magnético em uma frequência conhecida como frequência de Larmor. Essa frequência depende da força do campo magnético e do tipo de núcleo.

Frequência de Larmor (ν) = γB₀/2π

Onde:

  • ν é a frequência de Larmor,
  • γ é a razão giromagnética (uma constante para cada núcleo),
  • B₀ é a força do campo magnético.

Deslocamento químico

Deslocamento químico é um número adimensional que indica a posição do sinal de RMN em relação a um composto de referência padrão. Na RMN de prótons, o composto de referência é tipicamente tetrametilsilano (TMS). O deslocamento químico é medido em partes por milhão (ppm):

Deslocamento químico δ (ppm) = (ν_amostra - ν_TMS) / ν_TMS × 10⁶

Diferentes grupos funcionais em moléculas orgânicas afetam o deslocamento químico, ajudando os químicos a prever a estrutura do composto.

Equipamento

Um espectrômetro de RMN consiste em vários componentes principais:

  • Um potente ímã para produzir um campo magnético.
  • Um transmissor para gerar e emitir o pulso de RF.
  • Um receptor para detectar o sinal de RMN.
  • Um computador para processar e interpretar os dados.

Espectrômetros de RMN modernos podem ser bastante grandes porque usam ímãs supercondutores resfriados por hélio líquido para manter um campo magnético forte.

Análise de espectros de RMN

Os espectros de RMN são analisados para fornecer informações sobre o número e tipo de átomos de hidrogênio em uma molécula, seu ambiente e sua conectividade:

  • O número de símbolos corresponde ao número de ambientes específicos de hidrogênio na molécula.
  • Intensidade do sinal (integração): Indica o número relativo de átomos de hidrogênio que contribuem para o sinal.
  • Divisão do sinal (multiplicidade): resulta de interações entre átomos de hidrogênio vizinhos (acoplamento spin-spin), que é descrito pela regra de n+1.

Multiplicidade de sinais

A multiplicidade de um sinal indica quantos picos são observados para um determinado átomo de hidrogênio e se deve à presença de hidrogênios vizinhos. A regra de n+1 ajuda a estimar a multiplicidade:

Para um átomo de hidrogênio com n hidrogênios vizinhos:

  • Singuleto (n=0): Um pico, sem vizinhos.
  • Doubleto (n=1): dois picos, um vizinho.
  • Triplo (n=2): Três picos, dois vizinhos.
  • Quarteto (n=3): quatro picos, três vizinhos, etc.

Exemplos: etanol

Considere o composto etanol, CH₃CH₂OH. Ele possui três ambientes de hidrogênio diferentes: grupo metila (CH₃), grupo metileno (CH₂) e hidrogênio hidroxila (OH). O espectro de RMN exibe:

  • Um triplo para o grupo metila, que é dividido por dois hidrogênios de metileno. 
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  • Um quarteto para o grupo metileno, dividido por três hidrogênios de metila. 
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  • Um singuleto para o grupo hidroxila, que se alarga devido à troca com água e outras moléculas. 
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Conclusão

A Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear é uma ferramenta essencial na determinação da estrutura de compostos orgânicos. Sua capacidade de fornecer uma visão detalhada dos ambientes químicos dos prótons e seus átomos vizinhos a torna inestimável para os químicos. Compreender os conceitos fundamentais de campos magnéticos, deslocamentos químicos, integração de sinais e padrões de divisão ajuda a entender estruturas moleculares complexas mais facilmente. Com os avanços contínuos na tecnologia, a RMN continua a fornecer análises estruturais ainda mais detalhadas e precisas.


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