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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Espectroscopia


A espectroscopia é uma técnica utilizada na química analítica para estudar a interação entre matéria e radiação eletromagnética. Ela fornece informações essenciais sobre a composição, estrutura e propriedades das substâncias. No seu núcleo, a espectroscopia envolve a medição da luz absorvida ou emitida por uma amostra, que pode ser analisada para inferir várias características da amostra. A gama de métodos espectroscópicos é vasta, cada um com suas próprias aplicações e princípios únicos.

Para entender como a espectroscopia funciona, é necessário compreender os fundamentos da luz e sua interação com a matéria. A luz se comporta tanto como uma onda quanto como uma partícula, e quando entra em contato com a matéria, pode ser absorvida, refletida ou transmitida. A absorção de luz por moléculas pode causar transições eletrônicas, transições vibracionais ou ambos, dependendo da energia da luz e da natureza da matéria.

Espectro eletromagnético

O espectro eletromagnético inclui todos os tipos de radiação eletromagnética, que variam de raios gama de alta energia a ondas de rádio de baixa energia. Cada região do espectro é caracterizada por uma faixa específica de comprimento de onda ou frequência. Ao discutir espectroscopia, as regiões mais relevantes incluem ultravioleta (UV), visível, infravermelho (IR) e, às vezes, micro-ondas.

Espectro Eletromagnético:
- Raios Gama
- Raios-X
- Ultravioleta (UV)
- Luz Visível
- Infravermelho (IR)
- Micro-ondas
- Ondas de Rádio

Na espectroscopia, lidamos frequentemente com as partes UV, visível e IR do espectro. Porque diferentes materiais e estruturas moleculares absorvem diferentes comprimentos de onda, observar quais comprimentos de onda são absorvidos pode fornecer insights valiosos sobre a amostra que está sendo estudada.

Natureza da luz: comprimento de onda e frequência

A luz pode ser descrita tanto pelo seu comprimento de onda quanto por sua frequência. O comprimento de onda é a distância entre picos sucessivos de uma onda, geralmente medido em metros, nanômetros (1 nm = 10-9 m) ou micrômetros (1 micrômetro = 10-6 m). A frequência é o número de ciclos de onda passando por um ponto fixo em um segundo, medido em hertz (Hz). Existe uma relação inversa entre comprimento de onda e frequência; à medida que um aumenta, o outro diminui.

c = λν

Onde:

  • c é a velocidade da luz no vácuo (aproximadamente 3,00 x 108 metros por segundo).
  • λ (lambda) é o comprimento de onda.
  • ν (nu) é a frequência.

A energia de um fóton pode ser calculada usando a equação de Planck:

E = hν

Onde:

  • E é a energia do fóton.
  • h é a constante de Planck (6,626 x 10-34 Js).
  • ν é a frequência.

Tipos de espectroscopia

A espectroscopia pode ser classificada com base na região do espectro eletromagnético, na transição de energia específica ocorrendo na amostra, ou no objetivo analítico. Alguns tipos comuns de espectroscopia são:

1. Espectroscopia no ultravioleta-visível (UV-Vis)

Espectro ultravioleta-visível Ultravioleta Visível

A espectroscopia UV-Vis envolve medir a absorção de luz ultravioleta ou visível por uma substância. Quando uma molécula absorve luz UV ou visível, os elétrons na molécula são excitados de níveis de energia mais baixos para níveis de energia mais altos. O comprimento de onda da luz absorvida pela molécula pode fornecer informações sobre sua estrutura eletrônica, que por sua vez pode revelar detalhes sobre a identidade e concentração da substância.

Uma aplicação comum da espectroscopia UV–vis é determinar a concentração de uma solução usando a lei de Beer–Lambert:

A = εbc

Onde:

  • A é a absorbância (sem unidades).
  • ε é a absorptividade molar (L/mol·cm).
  • b é o comprimento do caminho da cubeta (cm).
  • c é a concentração da solução (mol/L).

2. Espectroscopia no infravermelho (IR)

A espectroscopia IR envolve a interação da radiação infravermelha com a matéria, causando principalmente mudanças vibracionais nas moléculas. A radiação infravermelha é de energia inferior à luz visível, e sua interação com moléculas geralmente envolve mudanças nos estados vibracionais das ligações químicas. Espectro infravermelho Modo de vibração

O espectro infravermelho de um composto mostra a transmitância ou absorbância em função do comprimento de onda ou frequência da luz infravermelha absorvida. Diferentes grupos funcionais (por exemplo, -OH, -NH, -CH) absorvem em frequências específicas, portanto, a espectroscopia IR é muito útil para identificar esses grupos e determinar a estrutura de compostos orgânicos.

3. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear (NMR)

Espectro de ressonância magnética nuclear Interação de campo magnético

A espectroscopia NMR é baseada na absorção de radiação de radiofrequência por núcleos em um campo magnético. Quando certos núcleos, como hidrogênio-1 (prótons) ou carbono-13, são colocados em um campo magnético, eles podem absorver radiação de radiofrequência que os faz transitar entre diferentes estados de spin nuclear. O espectro resultante fornece informações detalhadas sobre o ambiente eletrônico local dos átomos na molécula.

A NMR é particularmente poderosa para determinar a estrutura de moléculas orgânicas. As posições dos sinais NMR, conhecidas como deslocamentos químicos, podem revelar os tipos de estruturas carbono-hidrogênio presentes em uma molécula. O desdobramento desses sinais pode fornecer informações sobre os átomos vizinhos, permitindo que a estrutura molecular seja ainda mais elucidada.

4. Espectrometria de massa

Embora não seja um método tradicional de espectroscopia, a espectrometria de massa é uma técnica complementar frequentemente usada em conjunto com métodos espectroscópicos. A espectrometria de massa gera íons a partir de uma amostra e mede sua razão massa-carga. Isso permite que o peso molecular e várias características estruturais da molécula sejam estimados. Espectro de massa Razão massa-carga

A espectrometria de massa é incrivelmente versátil e pode ser usada para análise quantitativa e qualitativa. É amplamente utilizada em uma variedade de campos, desde farmacêuticos até ciência ambiental, para a identificação e quantificação de compostos, detecção de poluentes, e muito mais.

Aplicações e importância da espectroscopia

A principal força da espectroscopia é que ela é capaz de fornecer informações detalhadas sobre a estrutura molecular de uma amostra, frequentemente sem exigir grandes quantidades de material ou preparação de amostra. Isso a torna incrivelmente valiosa na pesquisa e na indústria.

Por exemplo, a espectroscopia é usada para controle de qualidade na indústria farmacêutica, garantindo a autenticidade e pureza dos medicamentos. Na ciência ambiental, a espectroscopia pode detectar a presença de poluentes e toxinas, mesmo em quantidades mínimas, auxiliando no monitoramento e controle da poluição.

No campo da química, a espectroscopia é uma ferramenta importante para determinar estruturas moleculares, mecanismos de reação, e a cinética e termodinâmica de processos químicos. Na astronomia, ela ajuda a analisar a estrutura das estrelas e galáxias distantes, aumentando nossa compreensão do universo.

Interpretação de dados espectrais

Entender e interpretar dados espectrais pode ser complexo, mas algumas diretrizes gerais se aplicam. A maioria dos espectros é plotada com a resposta (absorbância, transmitância, etc.) no eixo y e alguma medida de energia (comprimento de onda, frequência, deslocamento químico) no eixo x.

Picos em locais específicos geralmente indicam a presença de átomos, ligações ou grupos funcionais específicos. Na espectroscopia UV-Vis, picos indicam transições eletrônicas ocorrendo na amostra. Na espectroscopia IR, os picos correlacionam-se com modos vibracionais de ligações químicas.

Ruído, desvio de baseline e artefatos instrumentais também podem afetar os dados espectrais. Aprender a analisar esses espectros envolve reconhecer e compensar esses erros e variações potenciais.

Resumo

A espectroscopia é uma ferramenta analítica indispensável usada em muitas disciplinas científicas. Ao entender os princípios da interação da luz com a matéria e analisar os espectros resultantes, os cientistas podem obter informações essenciais sobre as propriedades químicas e físicas de uma ampla gama de substâncias. Quer observando emissões atômicas, estruturas moleculares, ou identificando compostos desconhecidos, a espectroscopia fornece uma janela única para o mundo molecular.


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