Grade 12
  1. Estado sólido  1.1. Classificação dos sólidos  1.2. Rede Cristalina e Célula Unitária  1.3. Eficiência de Empacotamento  1.4. Densidade da célula unitária  1.5. Imperfeições em sólidos (defeitos pontuais e de linha)  1.6. Propriedades Elétricas dos Sólidos (Condutores, Isoladores e Semicondutores)  1.7. Propriedades Magnéticas dos Sólidos (Materiais Diamagnéticos, Paramagnéticos e Ferromagnéticos)
  2. Solução  2.1. Tipos de Soluções (Homogêneas e Heterogêneas)  2.2. Expressando a concentração de soluções (percentual de massa, percentual de volume, molaridade, molalidade, normalidade, fração molar)  2.3. Solubilidade de sólidos e gases em líquidos (Lei de Henry)  2.4. Lei de Raoult e Soluções Ideais e Não Ideais  2.5. Propriedades do Síndrome  2.6. Massa molar anômala e fator de Van't Hoff
  3. Eletroquímica  3.1. Células eletroquímicas (células galvânicas e eletrolíticas)  3.2. Célula galvânica e força eletromotriz da célula  3.3. Potencial de eletrodo padrão e série eletroquímica  3.4. Equação de Nernst e suas aplicações  3.5. Condutividade e células eletrolíticas (condutividade específica, molar e equivalente)  3.6. Lei de Kohlrausch e suas aplicações  3.7. Baterias (células primárias e secundárias)  3.8. Corrosão e sua prevenção
  4. Cinética química  4.1. Taxa de reação química  4.2. Fatores que afetam a taxa de reação (concentração, temperatura, catalisador, área de superfície)  4.3. Ordem e molecularidade da reação  4.4. Integrated Rate Equations (Zero, First and Second Order)  4.5. Meia-vida de uma reação  4.6. Teoria das colisões e energia de ativação  4.7. Equação de Arrhenius e suas aplicações
  5. Química de superfícies  5.1. Adsorção e seus tipos (Físicosorção e Quimissorção)  5.2. Catalisadores e seus tipos (homogêneos e heterogêneos)  5.3. Colóides e suas propriedades (efeito Tyndall, movimento Browniano, coagulação)  5.4. Emulsões e géis  5.5. Aplicações dos Colóides
  6. Princípios gerais e processos de separação de elementos  6.1. Presença de metais e minerais  6.2. Concentração de minérios (separação por gravidade, flotação espumante, separação magnética)  6.3. Extração de metais brutos (torrefação, calcinação, redução)  6.4. Princípios termodinâmicos e eletroquímicos da metalurgia  6.5. Refinação de metais
  7. Elementos do bloco p  7.1. Elementos do Grupo 15 (nitrogênio e fósforo)  7.2. Elementos do Grupo 16 (Oxigênio, Enxofre e seus Compostos)  7.3. Elementos do Grupo 17 (Halogênios e seus Compostos)  7.4. Elementos do Grupo 18  7.5. Propriedades e Tendências nos Elementos do Bloco p  7.6. Compostos importantes de elementos do bloco p (amônia, fosfina, ácido sulfúrico, ácido clorídrico)  7.7. Compostos Inter-halogênios e suas aplicações
  8. Elementos do bloco d e bloco f  8.1. Propriedades Gerais dos Metais de Transição  8.2. Propriedades dos Metais de Transição Interna (Lantanídeos e Actinídeos)  8.3. Contrações dos lantanídeos e actinídeos  8.4. Química de Coordenação dos Elementos do Bloco d
  9. Compostos de coordenação  9.1. A teoria de Werner e os conceitos modernos  9.2. Número de coordenação e tipo de ligante  9.3. Nomenclatura de Compostos de Coordenação  9.4. Isomerismo (geométrico e óptico) em compostos de coordenação  9.5. Ligação em Compostos de Coordenação (Teoria da Ligação de Valência e Teoria do Campo Cristalino)  9.6. Estabilidade e aplicações de compostos de coordenação na medicina e na indústria
  10. Haloalcanos e haloarenos  10.1. Classificação e nomenclatura de haloalcanos e haloarenos  10.2. Propriedades Físicas e Químicas de Haloalcanos e Haloarenos  10.3. Mecanismo de Reações de Substituição Nucleofílica (SN1 e SN2)  10.4. Usos e efeitos ambientais (depleção do ozônio, CFCs)
  11. Álcool, fenol e éter  11.1. Estrutura e classificação de álcoois, fenóis e éteres  11.2. Preparação e propriedades dos álcoois  11.3. Preparação e propriedades do fenol  11.4. Preparação e propriedades dos éteres  11.5. Reações Químicas e Usos
  12. Aldeídos, cetonas e ácidos carboxílicos  12.1. Estrutura e nomenclatura em aldeídos, cetonas e ácidos carboxílicos  12.2. Preparação e propriedades de aldeídos e cetonas  12.3. Reações químicas em aldeídos, cetonas e ácidos carboxílicos (adição nucleofílica, oxidação e redução)  12.4. Preparação e Propriedades dos Ácidos Carboxílicos  12.5. Reações Químicas e Usos dos Ácidos Carboxílicos
  13. Compostos orgânicos nitrogenados  13.1. Aminas (classificação, estrutura, basicidade)  13.2. Preparação e propriedades das aminas  13.3. Reações de Aminas (Diazotização, Reação de Carbilamina)  13.4. Sais de Diazonio e suas aplicações na indústria de tintas
  14.1. Carboidratos (classificação e propriedades)  14.2. Proteínas (Estrutura e Função)  14.3. Enzimas (Mecanismo e Função)  14.4. Ácidos nucléicos (DNA e RNA)  14.5. Vitaminas e hormônios
  15. Polímero  15.1. Classificação de Polímeros (Adição, Condensação, Copolímeros)  15.2. Tipos de polimerização (radical livre, iônica, condensação)  15.3. Polímeros Importantes e Suas Utilizações  15.4. Polímeros biodegradáveis e não biodegradáveis
  16. Química no Cotidiano  16.1. Drogas e sua classificação (analgésicos, antipiréticos, antibióticos, antiácidos)  16.2. Produtos químicos em alimentos e cosméticos (conservantes, adoçantes artificiais, antioxidantes)  16.3. Agentes de limpeza e detergentes (sabões, detergentes sintéticos, surfactantes)  16.4. Química Ambiental (Poluição, Química Verde, Química Sustentável)

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Rede Cristalina e Célula Unitária


No campo da química do estado sólido, é importante compreender a estrutura dos sólidos. Um conceito muito fundamental para explicar essa estrutura dos sólidos envolve as ideias de rede cristalina e célula unitária. Esses conceitos fornecem um método sistemático para descrever a disposição ordenada e tridimensional de átomos ou moléculas dentro de um sólido cristalino. Esta discussão aprofunda-se em detalhes sobre essas duas importantes estruturas.

O que é uma rede cristalina?

Uma rede cristalina é um arranjo ordenado e periódico de átomos ou moléculas em um sólido. Ela se estende em todas as direções e forma um padrão repetitivo. Imagine uma cidade vista de um lugar alto: as ruas, prédios e praças são dispostos de forma regular e repetitiva. Da mesma forma, em um cristal, os átomos são arranjados de forma regular e repetitiva.

Uma rede cristalina pode ser vista como uma matriz infinita de pontos no espaço, onde cada ponto tem um ambiente semelhante ao dos seus vizinhos. Essa simetria e repetibilidade define as características únicas dos materiais cristalinos.

    
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Características das redes cristalinas

Cada ponto em uma rede cristalina é chamado de ponto de rede, e pode ser um átomo, molécula ou íon. Toda a estrutura de um cristal é composta por inúmeros desses pontos de rede. Dada a natureza repetitiva, essas propriedades de regularidade e periodicidade são importantes:

  • Simetria: As redes cristalinas exibem simetria, onde algumas de suas partes espelham outras partes ou giram em torno de um eixo.
  • Repetição: O padrão se repete em intervalos regulares em três dimensões.
  • Geometria: A regularidade do arranjo frequentemente dá origem a formas geométricas, permitindo que a ciência visualize e estude facilmente.

O que é uma célula unitária?

A menor parte repetitiva de uma rede cristalina é chamada de célula unitária. Em termos simples, se você puder encontrar uma peça no quebra-cabeça, que quando repetida muitas vezes forma o quebra-cabeça inteiro, então é semelhante à célula unitária em um cristal. Ao repetir e alinhar a célula unitária em diferentes dimensões, pode-se formar a rede cristalina completa.

A célula unitária é definida por seus parâmetros de rede, que incluem:

  • Constantes de rede: Estas são as distâncias das bordas da célula unitária, representadas por a, b e c.
  • Ângulos interaxiais: Esses ângulos existem entre as bordas. Eles são representados por α (alfa), β (beta) e γ (gama).

Tipos de célula unitária

As células unitárias são amplamente classificadas em diferentes tipos, dependendo das características de simetria e comprimento dos eixos. Existem três tipos principais:

  • Célula unitária primitiva: Os átomos estão presentes apenas nos cantos da célula unitária.
  • Célula unitária centrada no corpo: Um átomo extra está presente no centro da célula unitária juntamente com os átomos localizados nos cantos.
  • Célula unitária centrada na face: Além dos átomos de canto, átomos adicionais estão presentes no centro de cada face da célula unitária.

Entendendo os sistemas cristalinos

Cada sistema cristalino é formado por uma combinação de células unitárias, que podem mostrar diferentes simetrias e ocupar diferentes posições na rede. Os padrões estabelecidos nos quais as células unitárias podem ser dispostas são conhecidos como sistemas cristalinos, e existem sete desses sistemas:

  • Triclínico: O sistema cristalino mais comum em que todos os eixos têm comprimentos diferentes e todos os ângulos não são iguais a 90 graus.
  • Monoclínico: Dois eixos têm o mesmo comprimento, mas dois ângulos são de 90 graus e o terceiro ângulo é diferente.
  • Ortorrômbico: todos os eixos têm comprimentos diferentes, mas todos os ângulos permanecem em 90 graus.
  • Tetragonal: os dois eixos têm o mesmo comprimento e os ângulos são consistentemente de 90 graus.
  • Cúbico: O mais comum e o mais simples, com todos os eixos de mesmo comprimento e todos os ângulos de 90 graus.
  • Hexagonal: Duas dimensões de igual comprimento são perpendiculares e a terceira forma um ângulo diferente.
  • Romboédrico: Todos os lados são iguais, mas nenhum forma um ângulo reto.

Visualização da estrutura cristalina

A visualização dos cristais torna-se mais fácil quando os dividimos nessas formas geométricas rotuladas. Vamos considerar alguns diagramas visuais 2D:

    
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Importância das redes cristalinas e células unitárias

Compreender as redes cristalinas e células unitárias é importante por vários motivos:

  • Conquistas preditivas: Elas ajudam na previsão das propriedades dos materiais, como resistência, condutividade, propriedades ópticas, etc.
  • Importante para a ciência dos materiais: O estudo delas é extremamente importante na ciência dos materiais e no desenvolvimento de novos materiais com propriedades únicas.
  • O estudo estrutural dos sólidos surge a partir desses dois conceitos básicos: a base da química e física.

Conclusão

O estudo extensivo das redes cristalinas e células unitárias em química revela o mundo ordenado e organizado em nível atômico nos sólidos. Essas estruturas básicas explicam como a natureza organiza belamente os átomos para formar estruturas que variam de simples, como o sal, a complexas, como cristais. Compreender essas bases abre caminho para explorações complexas no campo da física, possibilitando avanços na tecnologia e na indústria.


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