Química - Aula 02 - ESTRUTURA ATÔMICA

Para quem almeja um mestrado na área de química, segue o resumo do assunto - ESTRUTURA ATÔMICA. Bons estudos

       Dalton  afirmou que os átomos de cada elemento possuíam massa característica e que há uma relação entre as massas observada nas reações químicas. Contudo sua teoria não explicava as leis ponderais a nível atômico. Desta forma, foram necessários novos estudos para unir o quebra cabeça, a nível atômico, a fim de elucidar a estrutura atômica. Faraday propôs que a matéria poderia ser constituída por eletricidade. Com essa informação, Séculos mais tarde, os físicos começaram a estudar a natureza elétrica em tubos de descarga em gás.Constatou que: quando aplicada uma diferença de potencial, entre dois eletrodos, o tudo permanecera iluminado, cessando somente, quando todo gás contido nele fosse removido. 

     A descarga elétrica originava-se do eletrodo negativo (ânodo) em direção ao positivo (cátodo) ficou conhecido como raio catódico. Observou que os raios catódicos apresentavam uma direção retilíneo curvam-se apenas na presença de um campo magnético ou elétrico.  Concluiu que os raios catódicos são formados por : partículas energéticas, carregadas, negativamente, constitui toda substância, parte das partículas fundamentais, chamadas de elétrons. Porém, a descoberta quantitativa do elétron foi feita por Thompson, usando um tubo de raios catódicos para medir a razão entre a carga e a massa do elétron, de acordo intensidade dos campos elétricos e magnéticos, a partir das de-flexões sofridas pelo raio catódico. Por sua vez, em um experimento elegante, Milikan conseguiu calcular a carga do elétrons. 

Em seguida, uma busca pela carga positiva teve início. A pesquisa pelas partículas positivas foi possível graças à utilização do tubo de descargas de gases com cátodos perfurados. Constatou que íons positivos passavam através dos orifícios no cátodo, aparecendo como raios canais por detrás do eletrodo visto pelo auxilio de uma substância fluorescente posta atrás do tubo. Para calcular a razão massa carga da partícula positiva, criou-se o instrumento conhecido como espectrômetro de massa. Para este fim, uma partícula ionizada é acelerada e defletido em um campo magnético. O grau de curvatura do íon era calculado, o que determinava a razão massa-carga da partícula positiva. A partir deste experimento, pode notar que: · Os íons positivos sempre tem massa maior que a dos elétrons · A razão dependerá da natureza do gás · O número de prótons é chamado de número atômico. 

SURGIMENTO DA RADIOATIVIDADE 

 Alguns elementos são instáveis naturalmente, emitindo partículas nucleares. Estes elementos, conhecidos com radioativos, emitem três tipos de partículas: alfa, beta e gama. O conhecimento sobre a radioatividade foi posto a serviço do experimento de Rutherford. Em seu experimento, bombardeou uma finíssima lâmina de ouro com partículas alfas, emitida pelo elemento radioativo polônio. A partir dos resultados do espalhamento das partículas alfa sofriam ao atravessar a lâmina de ouro foi que: o átomo é formado por um núcleo positivo, muito pequeno e extremamente denso. Mais tarde, Chadwick descobre o nêutron, partícula não carregada, altamente energética. Resumidamente: Um átomo é composto de um núcleo denso que contém prótons e nêutrons. Essas partículas fornecem, aproximadamente, toda a massa do átomo, que estão distribuídas por todo volume restante do átomo.

Química- Aula 01- CROMATOGRAFIA LIQUIDA DE ALTA EFICIÊNCIA - PARTE I

SUMÁRIO 

1- Fundamentos básicos da cromatografia

2- Tipos de processos físicos 

3- Definição de cromatografia líquida 

4- Cromatografia clássica x moderna

5- Mecanismos usados na separação  em cromatografia liquida de alta eficiência: Adsorção, partição, fase ligada, quiral, por troca iônica, exclusão e filtração em Gel. 

6- A fase móvel: conceito, características físico-química, força cromatográfica, seletividade, preparação e uso de solução tampão

7- Eluição: Isocrática e por gradiente.

8- A coluna cromatográfica: Tipos, técnicas de enchimento, condicionamento e efeitos da temperatura sobre a coluna. 

9- Coluna de separação: função, característica do mecanismo de separação da fase estacionária

10- Parte do equipamento: Reservatório, bomba de alta pressão, programadores, coluna e detectores. 

11 - Desenvolvimento da Separação. 

1- FUNDAMENTOS BÁSICOS DA CROMATOGRAFIA 

A cor azul representa o tipo de técnica, a vermelha, tipo de fase móvel e verde fase estacionário. Elas são divididas de acordo com seus estado físico da matéria. 

Cromatografia pode ser dita como um processo de separação de mistura pela interação diferenciada dos seus componentes entre uma FASE MÓVEL ( Líquida ou Gasosa) e ESTACIONÁRIA ( Sólida ou Líquida) 

Eluição: Amostra + fase móvel percorrida pelo sistema

Método de separação: Pode ser físico, químico e mecânico

Fase estacionária: Apresentar nos estados sólidos, fase ligada e líquido. 

Fase estacionária é sólida: O processo se dá por adsorção do soluto presente na fase móvel. Neste processo ocorre uma interação entre a FE e FM, devido a presença de grupos ativos na superfície da FE. O retorno à FM dos analitos ocorre por diferença de volatilidade ou solubilidade entre a FE. 

Fase estacionária é Liquida: Espalha-se em um suporte sólido, inerte, ou na parede do tudo; a separação pode ser por adsorção ou partição baseada na diferença de solubilidade dos componentes da amostra na fase estacionária. 

Fase estacionária é uma fase ligada: São obtidas por reações entre os grupos ativos presente na sílica (OH) que se encontra na superfície de um suporte e um agente representado por grupos funcionais, centro quirais ,grupos funcionais ionizáveis ou compostos de bioafinidade.

O mecanismo de ação neste tipo de fase é feito tanto por adsorção quanto partição.

Fase estacionária é um sólido inerte: como partículas de forma, tamanho e porosidade uniforme.O mecanismo de ação no processo de separação é mecânico. As moléculas da amostras são separadas por diferença de tamanho. Moléculas menores são capazes de passarem facilmente pelos poros e entre os grânulos, as maiores ficam retidas no material. 

Termos:

 Na plana usa-se distância (Dm) - Distância percorrida

 Na pressurizada usa-se tempo (Tr) - Tempo de retenção

- Tr = tempo de retenção é  tempo gasto deste o ato de injeção até a saída do ponto máximo do pico do sistema. 

- T'r = tempo de retenção relativo é o tempo que o soluto fica retido na fase estacionária. 

- Vr = Volume de retenção é o volume da fase móvel necessária para eluir m componente 

- Vm = Volume morto é o volume da fase móvel nos poros da fase estacionária e interstícios entre as partículas da coluna recheada ou espaço vazio apenas com a FE. 

K = fator de retenção que é determinado pela razão das quantidades das suas moléculas que ficam retidas na fase estacionárias, ns, ou percorrendo a a coluna na fase móvel, nM. Tempo está relacionado ao tempo quem que a FM fica na coluna. 

α  = Fator de separação que é calculara pela razão entre o fator de retenção. 

rist = Retenção relativa é a razão de tempo de retenção ajustada.

Rs = Resolução é calculada a partir da distância que separa os pontos máximos dos picos e da média das larguras de suas respectivas bases, Wb, ou largura na meia altura. 

2- DEFINIÇÃO DE CROMATOGRAFIA LÍQUIDA DE ALTA EFICIÊNCIA. 

Um processo de separação de misturas que utiliza instrumentos automatizados que empregam colunas recheadas com material especialmente preparados e uma fase móvel eluída sob alta pressão. As separações tanto podem ser na ordem quantitativa como qualitativa. 

3- CROMATOGRAFIA LÍQUIDA CLÁSSICA X CROMATOGRAFIA LÍQUIDA DE ALTA EFICIÊNCIA

Clássica

Utiliza  coluna de vidro com diâmetro interno igual ou superior a 10 cm, partículas relativamente grandes de 60 a 200µm s. O eluente é movido com auxílio da força gravitacional, a coluna neste tipo de processo é utilizada apenas uma vez, pois absorve a fase estacionária de forma irreversível, a fração do eluente é coletada de forma individual. O tempo gasto neste processo e extremamente longo, a análise das frações são feitas de maneira manual, porem esse processo de separação é de baixo custo. 

Alta eficiência

Colunas fechadas, processo com alto custo financeiro, contudo neste processo, a coluna pode ser reutilizada, as colunas são mais eficientes, com recheios dos mais variados tipos, poder de analise com alta resolução, neste processo utiliza-se de bomba de alta pressão, a vazão da FM é controlada, o registro é feito por detectores presentes na saída da coluna, analise quantitativo em um nível de alta precisão e exatidão. Requer que a amostra seja solúvel na fase móvel. 

Vantagens e Desvantagens do uso da Cromatografia Líquida de Alta Eficiência ( CLAE). 

Vantagens: tempo reduzido de análise, alta resolução, boa análise qualitativa, boa detectabilidade, versatilidade e mecanização

Desvantagens: Alto custo de instrumentação e operação, falta de um detector universal, necessidade de experiência no seu manuseio.

4- MECANISMOS DE SEPARAÇÃO ENTRE A FM e FE

Adsorção ou líquido-sólido

A adsorção é um processo espontâneo e reversível que ocorre quando a superfície de um sólido é exposta a um fluido, gás ou líquido, compreendendo a impregnação desse fluido na interface do sólido em contato com o fluido

baseia na competição entre moléculas da amostra e da fase móvel, para ocupar os sítios ativos na superfície de um sólido ( fase estacionária). Para que a molécula do soluto possa ser adsorvida na fase estacionária, a molécula da FM deve descolar na superfície da Estacionária. Se a FE possuir uma superfície polar, grupos polares terão pouca afinidade, não sendo retidos, em contra-partida, grupos polares terão uma maior afinidade e serão fortemente retidos. É importante que a FE tenha uma grande superfície de contato, pois apresentará uma grande número de sítios ativos para interação com a amostra da FM. No processo de adsorção a fase móvel tem que ter polaridade inversa a fase estacionária. Neste caso, apolar. 

Curiosidade II - A ciências explica o Amor

(...) Costumo contar essa história praticamente em todo início de Aula para minhas primeiras turmas; (1) porque o amor é uma sintonia entre a química, biologia, e biopsicossocial, (2) Todo seu entendimento está atrelado a um fator essencial para nós,  vida! (...)

É fácil notar quando a pessoa está apaixonada, aquela cara de abestalhado, as atitudes muitas das vezes irracionais, ditadas em frases: " O Amor é cego".. Pois bem, mais afinal, o que é o Amor? Para responder a esta pergunta, contarei uma história, ela começa mais ou menos assim. 

O autor, 

CAPÍTULO 1 - A BELEZA, O AMOR E A SIMETRIA PERFEITA

Maria está andando na Av. Barão, distraída, como toda mulher, sua mente não parece tirar folga, ao passo que anda, seus mil pensamentos não deixam-se concentrar. O seu belo rosto reluz ao sol, em pleno verão de uma Segunda-Feira,  11:15 da manhã, as nuvens parecem ter divorciadas para dá espaço ao céu azul, ao mesmo tempo que pensa, seu corpo inteiro reclama do calor. Maria é uma mulher de seus 20 e poucos anos, estatura média, determinada, terminando a faculdade de direito, feliz da vida por viver uma vida leve, e suave. No amor, Maria sofreu um bocado, entre seus dois relacionamentos, diga-se de passagem, traumático, ela decidiu dá um tempo ao tempo, viver como as nuvens no céu, separa-das do amor, no qual seu novo espaço esta aberto para clarear novos dias. Em um dos seus relacionamento, conta ela à mim mais tarde, quando vi a conhecer, neste mesmo dia, no banco,  foi com João. Bem, ela  conheceu o joão na fila do supermercado, em uma tarde de sábado;

- Quando o vi, conta ela a mim, fixei meus olhos em seu rosto, parecia algo possuidor, penetrante, não parei mais de olhar para ele, a sua beleza me paralisou.

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Pausa para meus pensamentos (Mais afinal, o que é a beleza?)

Observe as duas imagens:

Podemos notar que a Figura A é mais harmônica que a Figura B, logo a primeira é mais simétrica que a segunda. Se fossemos fazer uma pesquisa e pergunta-se qual dos rostos é aparentemente mais bonito, possivelmente a resposta seria a figura A.

O que liga a simetria facial a beleza é o fato de como nossa mente interpreta a imagem na qual vemos a cima, quando seus olhos enxergam a figura 1, sua mente trabalha de forma mais intensa, passando mais tempo analisando o rosto de interesse, alguns hormônios atuam neste momento, aumentando a sensação de prazer e bem estar  - (por isso quando estamos na paquera, passamos a olhar a pessoa com mais atenção, pois cada vez que você olha, seu cérebro é recompensado com sensações boas) - .

Em contrapartida, quando observa-se a figura 2,

Sua mente exigirá mais para entender como esse rosto é formado, o gasto de energia é maior, pois o encaixe simétrico é levemente desproporcional, seu rosto é mais redondo, a distância entre os olhos maior, a luz que reflete neste rosto é processada no nosso cérebro que analisará de n formas, até chagar a conclusão que essa simetria, se comparada a primeira é mais desarmônica, ou seja, mais feia

Assim, a informação visual sobre o outro- especialmente no que se refere o rosto - ocupa um papel importante na escolha do parceiro. Sua função desperta o chamado: " sistema de recompensa cerebral"

No lance da paquera, existem outros fatores que motivam nossa mente, a mulher é extremamente detalhista e observadora, quando maria olhou para joão, em segundos ela já tinha reparado a cor do cabelo, tipo, sorriso, altura, forma,olhar, cor, traços, e outras atribuições, na biologia denominamos isso de seleção sexual, na vida- de olhar 47. rsrsr

Muito dos homens reclamam com o fato da mulher ser interesseira, e rótulos deste tipo, alerto a você, caro leitor que isso faz parte do trama da vida. Você não queria nascer de um filho de mendigo, concorda? ou de um Pai hippe vida louca? A mulher não irá passar na rua, olhar para o Mendigo e dizer: MENNNNNNNNNDIGO SEU LINDO, te quero, vamos nos casar e ter 10 filhos.

    A seleção sexual condiz a mulher uma escolha que lhe traga segurança em um retorno, uma vez que- um possível relacionamento - uma possível geração de prole pode ocorrer, um homem bem estabilizado, com uma segurança financeira, biologicamente, irá garantir uma somatória do casal para maiores chances de sobrevivência do filho gerado.

Próxima semana tem mais...

Curiosidade I

Cientistas criam bactéria que "come" o CO2 do ar

Ironicamente, a solução para o aquecimento global pode estar numa criatura que adora calor: a bactéria Pyrococcus furiosus, que vive dentro de vulcões submarinos onde a temperatura chega a 100 graus. Numa experiência feita pela Universidade da Geórgia, nos EUA, esse micróbio recebeu cinco genes de outra bactéria subaquática, a Metallosphaera sedula. E dessa mistura saiu uma criatura capaz de algo muito útil: alimentar-se de CO2.

Exatamente como as plantas (que absorvem luz e CO2), mas com uma vantagem: a bactéria é mais eficiente, ou seja, se multiplica mais rápido e absorve mais CO2 do ar. "Agora podemos retirar o gás diretamente da atmosfera, sem ter de esperar as plantas crescerem", diz o bioquímico Michael Adams, autor do estudo. Seria possível criar usinas de absorção de CO2, que cultivariam o micróbio em grande escala, para frear o aquecimento global. Depois de comer o gás, ele excreta ácido 3-hidroxipropiônico - que serve para fazer acrílico e é um dos compostos mais usados na indústria química.

Se a bactéria transgênica escapar e se reproduzir de forma descontrolada, poderia consumir CO2 em excesso e esfriar demais a atmosfera. Existe um mecanismo de segurança natural contra isso: ela só consegue comer o gás se a temperatura for de 70 graus (que seria mantida artificialmente nas usinas). Mas sempre existe a possibilidade de que a bactéria sofra uma mutação, supere esse bloqueio - e mergulhe a Terra numa nova era glacial. Talvez seja melhor deixar as plantas cuidando do CO2.

Bioquímica - Aula 06 As Enzimas: I Parte

Neste Módulo

(1) Introdução

(2) Características das Enzimas 

(3) Uma pausa na físico-química 

Introdução 

Existem duas condições fundamentais para a vida. A primeira é a autorreplicação dos organismos vivos, a segunda a capacidade de catalisar reações químicas eficientes e seletivamente. Os catalisadores biológicos são conhecidos como enzimas, proteínas catalítica, especializada, aceleram a reação química, coordenam as vias metabólicas. Sua deficiência ou excesso pode causar doenças.  O primeiro passo para trabalharmos com as enzimas é entender os princípios fundamentais e sua forma de ação catalítica. Em seguida analisaremos a cinética química, reguladores enzimáticos.

Características Enzimáticas

As enzimas são estruturas que apresentam duas partes: apoenzimas ( parte protética) e cofatores ( substâncias inorgânicas ou orgânicas necessárias ao funcionamento das enzimas). Os cofatores dividem-se em três grupos:

(1) Íons cátions: Cu ²⁺, Fe²⁺ Fe ³⁺,K⁺, Mg²⁺, Mn⁺², Mo, Ni⁺², Se, Zn²⁺

(2) Orgânicos: conhecidos como coenzimas: As principais coenzimas são as vitaminas.

(2) Orgânicos: São os metalorgânicos ou  orgânicos que estão firmemente ou ate mesmo covalentemente ligados à parte proteica da enzima. Alguns exemplos de grupos prostéticos incluem o grupo heme da hemoglobina, derivados da vitaminas como tiamina, biotina, ácido lipoico. 

As enzimas classificadas em seis classes: transferases, hidrolases, liases, isomerases e ligases. Cada classe é subdividida de acordo com a reação que catalisa, por exemplo: as oxidorredutases são enzimas que catalisam reações de transferência de elétrons, ou seja: reações de oxi-redução. São as Desidrogenases e as Oxidases. Existem três métodos de nomenclatura para as enzimas, a recomendada é a sistemática e usual.

As enzimas são altamente específicas ao seu substrato. Com exceção da ribonuclease, todas as enzimas são proteínas. Sua atividade depende de sua integridade da sua conformação nativa. As estruturas proteicas primárias, secundárias, terciárias e quaternárias das enzimas são essenciais para a atividade catalítica.

Resumo:

·       Apresentam duas partes: apoenzimas e cofatores;

·       Classificadas em: oxidorredutase, hidrolases, liases, isomerases e ligase;

·       Altamente especificas; sua atividade depende da conformação nativa;

·       Catalisadores biológicos; aceleram a reação, diminui a energia de ativação, fazem parte das vias metabólicas;

·       Com exceção das ribonucleases, todas as enzimas são proteínas. 

Funcionamento Enzimático

        As enzimas são especificas a um ou vários substratos. Esta especificidade deve à existência, na superfície da enzima, de um local denominado sítio ativo. O sítio ativo é um arranjo tridimensional espacial dos aminoácidos de uma determinada região da enzima, complementar ao substrato. Quando o substrato liga-se ao sítio ativo, formando o complexo ES. Essa ligação afetará a velocidade da reação sem alterar o equilíbrio químico, uma vez que, diminui a berreira energética (energia de ativação) existente entre os estados fundamentais substrato/produto.