Apostila disciplina Computação Para Química - Departamento de ...

Índice1. Hardware ................................................................................................................................... 31.1 Placa Mãe ............................................................................................................................ 31.2 Processador ......................................................................................................................... 31.3 Tipos de Memória ............................................................................................................... 31.4 BIOS ..................................................................................................................................... 61.5 Chipset ................................................................................................................................. 61.6 Clock .................................................................................................................................... 71.7 Acesso direto a memória (DMA)......................................................................................... 71.8 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) ....................................................... 71.9 Esquema de uma Placa Mãe ............................................................................................... 81.10 Sistemas Operacionais e Softwares .................................................................................. 91.11 Windows Funcionamento e Dicas – Cuidados básicos ao manusear computadores. .... 142. Internet .................................................................................................................................... 182.1 A Internet no Brasil e a RNP .............................................................................................. 182.2 Internet para Química ....................................................................................................... 182.2.1 Outros Sítios Nacionais .................................................................................................. 202.2.2 Outros Sítios Internacionais ........................................................................................... 203. - Laboratório Virtual ................................................................................................................ 213.1 Montando um experimento .............................................................................................. 233.2 Observando reações .......................................................................................................... 253.3 Exercícios ........................................................................................................................... 263.3.1 Exercício 01 – Cinética Química ..................................................................................... 263.3.2 Exercício 02 - Destilação ................................................................................................. 283.3.3 Exercício 03. - Formação de precipitado. ....................................................................... 293.3.4 Exercício 04 – Tutorial de reação ................................................................................... 303.3.5 Exercício 05 - Eletrólise .................................................................................................. 313.3.6 Exercício 06 - Titulação ................................................................................................... 323.4 Desafio - Criação de um roteiro de prática ....................................................................... 334. - ACD/ChemSketch .................................................................................................................. 344.1 Barra de Ferramentas........................................................................................................ 34

Computação para Química31. HardwareO Hardware é a parte física do computador (conjunto de componenteseletrônicos juntamente com os circuitos integrados e placas). Dessa forma, Vamosinicialmente conhecer um pouco dos componentes de um computador e suasprincipais funções. 11.1 Placa MãeEste componente, também é conhecido comoMotherBoard. É o elemento principal do computador,pois nela encontra-se o processador e os componentesque fazem a comunicação dele com os demaisperiféricos. O tipo de placa a escolher, depende decomo irá trabalhará o usuário do computador. (Seprecisará de grande qualidade de vídeo, áudio, o tipode processador e etc.)Os componentes on-board (vem incorporados aplaca) em geral são modems, placas de rede, placas de Figura 1 MotherBoardsom e etc. Eles reduzem o custo final da placa-mãe,porém estes componentes diminuem a desempenho do computador uma vez que elesutilizam recursos da própria placa.1.2 ProcessadorÉ considerado o cérebro do computador, pois é responsávelpor “tomar as decisões” do mesmo. Além disso, realiza os cálculos,tem acesso à memória RAM e controla todos os chips docomputador. Também conhecido como Unidade Central deProcessamento (Central Processing Unit – CPU) Antigamente osprocessadores ocupavam grandes espaços físicos. osmicroprocessadores surgiram com o advento da microeletrônica,quando a válvula foi substituída pelo transistor.Figura 2 - Processador1.3 Tipos de MemóriaMemórias primáriasSão memórias sem as quais o computador não pode funcionar. Também sãochamadas de Memória Real, e podem ser endereçadas diretamente pelo processador.Estas fornecem geralmente uma ponte para as secundárias. Sua principal função éconter a informação necessária para o processador num determinado momento (porexemplo, dados dos programas em execução). Nesta categoria insere-se a memóriaRAM (volátil), memória ROM (não volátil), registradores e memórias cache.1 Fundação IDEPAC. Apostila de hardware.

4 DQ/CCEN/UFPBMemória ROMA memória ROM (Read Only Memory) permite apenas a leitura, ou seja, assuas informações são gravadas pelo fabricante uma única vez e após isso não podemser alteradas ou apagadas, somente acessadas. São memórias cujo conteúdo égravado permanentemente.Memória RAMÉ nela onde são gravados grande parte dos dadosque serão posteriormente processados. Os dadosgravados na RAM são perdidos quando o computador édesligado por isso é chamada volátil. Na linguagem deinformática, quando falamos de memória nos referimos amemória RAM, ou seja, memória em que se pode ler egravar informações.Figura 3 - Memória RAMPara que se execute o processamento dos dadosé necessário buscar as informações na memória RAM ou em memórias secundáriasde massa tais como os discos rígidos, Cds, disquetes e etc. Quanto mais memóriaRAM tem um computador, mas espaço ele tem para armazenar as informações queprecisam ser acessadas rapidamente pelo processador logo mais rápido será oprocessamento de informações.CacheO processador tem uma velocidade muito superior a memória, assiminicialmente o processador ficava ocioso a maioria do tempo esperando que amemória ficasse pronta para receber ou enviar os dados para serem processados, (aeste processo dá-se o nome de WAIT STAITS), tornando baixo o desempenho doscomputadores.Dessa forma, criou-se um tipo de memória (Cache), chamada de memóriaEstática (ao contrario da memória RAM, que é chamada de memória Dinâmica),ondeum circuito controlador de cache geralmente embutido no chipset da placa mãe) lê osdados da memória RAM que provavelmente serão utilizados pelo processador,liberando a RAM e acelerando o acesso aos dados.Memórias secundáriasEstas memórias são geralmente não-voláteis e não pode ser endereçadadiretamente, a informação precisa ser carregada em memória primária antes de poderser tratada pelo processador. Não são estritamente necessárias para a operação docomputador. Nesta categoria, estão os discos rígidos, Pen-Drivers, CDs, DVDs edisquetes ou no próprio HD (Hard Disk) do computador.

Computação para Química5Disco RígidoO Hard Disk (HD) ou Disco Rígido de um computador é formado por umconjunto de placas metálicas onde os dados são gravados por um braço mecânico quetambém tem a função de ler os dados já gravados.O HD é dividido por trilhas e setores no ato da formatação. O motor destecomponente trabalha a altíssimas velocidades como 3.600, 4.800 e 7.200 rpm (ou atémais dependendo do tipo de disco), por este motivo é um dispositivo lacrado e quenão tem contato com o meio externo, pois uma partícula de poeira poderia causargrande dano a superfície do mesmo danificando os dados nele gravados. Por estargirando a uma velocidade tão grande durante o movimento da cabeça de leitura criaseum colchão de ar entre a superfície do disco e as cabeças de leitura/gravação.Ele é formado pelo número de faces (ou cabeças), número de trilhas por face(ou cilindros), e o número de setores por trilha.Multiplicando-se esses três valores, teremos onúmero total de setores do disco. Multiplicandoseo resultado por 512 (cada setor aindacomporta 512 bytes), teremos a capacidade totaldo disco rígido em bytes. Para sabermos oresultado em GB, deveremos dividir o resultadoencontrado por 1.073.741.824, que é o valor emdecimal de 1 GB.Cd’sMesmo com a popularização dosPendrivers os CDs e DVDs ainda sãomuito utilizados pela população em geraldevido a facilidade com que podem sergravados e terem um baixo custo.Figura 4 - Esquema de um HDOs CDs e DVDs são peças depolicarbonato transparente que durante afabricação foi impresso com sulcosmicroscópicos dispostos em uma trila dedados em espiral continua eextremamente longa. Uma vez formada apeça de policarbonato uma fina camadarefletora de alumínio é micropulverizadasobre o disco cobrindo os sulcos e emseguida é coberta por uma fina camada deacrílico para protegê-la.Figura 5 - Camadas de um CD

6 DQ/CCEN/UFPBFuncionamento de um drive de CD/DVDOs leitores de CD/DVD sãoequipados com uma lente que em seuinterior possui geralmente duas outras:uma lente geradora de laser e umalente receptora de laser.A lente geradora produz umfeixe contínuo de laser capaz deultrapassar a camada de policarbonatoque compõe os CDs e DVDscomerciais. Já a lente receptora capta ofeixe proveniente do disco uma vez quea camada de alumínio o reflete comdesvios causados pelos sulcosmicroscópicos com a trilha de dadoscontidos no policarbonato. Os desviossão lidos e transformados em bits queformarão os bytes. Os softwaresFigura 6 - Drive de CD/DVDreprodutores de áudio por exemploconvertem esses bytes em informação sonora gerando neste caso o som de umamúsica.1.4 BIOSO Sistema Básico de Entrada/Saída (Basic Input/Output System -BIOS) é o primeiro programa executado pelo computador ao ser ligado.Sua função primária é preparar a máquina para que o sistema operacional(que pode estar armazenado em discos rígidos, disquetes, CDs, etc)possa ser executado. O BIOS é armazenado num chip ROM (Read-OnlyMemory) localizado na placa mãe, chamado ROM BIOS.Figura 7 - BIOS1.5 ChipsetÉ o chip responsável pelo controle de diversos dispositivos de entrada e saídacomo o barramento, o acesso à memória, o acesso ao HD, periféricoson-board e off-board, comunicação do processador com a memóriaRAM e entre outros componentes da placa-mãe.O chipset sul (south Bridge) geralmente é responsável pelocontrole de dispositivos de entrada ou saída (I/O) como as interfacesIDE que ligam os HDs, drives de disquete, e drives de CD/DVD-ROM aoprocessador. Controlam também as interfaces Serial ATA. Geralmentecuidam também do controle de dispositivos on-board como o som. Ochipset norte (north Bridge) faz o trabalho mais pesado (o que geramais calor) e por isso geralmente requer um dissipador de calor devido ao seu elevadoaquecimento.Figura 8 - Chipset

Computação para Química71.6 ClockO Clock faz o sincronismo entre todos os circuitos que constituem ocomputador, ou seja,faz com que todos os dispositivos (placa de vídeo, memória RAM,HD) trabalhem em harmonia, não havendo assim conflito. E também, é capaz de darvelocidade ao processador. Este sincronismo se dá no CHIPSET. Seria impossívelpara o microcomputador trabalhar de forma organizada se não fosse o clock. Nãohavendo um momento certo para cada informação ser processada e armazenada,haveria um grande congestionamento de informações nos barramentos.1.7 Acesso direto a memória (DMA)Somente o processador tem acesso a memória RAM, portanto qualquer outrodispositivo que queira acessar a memória deverá fazê-lo através do processador,contudo se isto acontecesse o desempenho do computador cairia acentuadamente.Para que estes dispositivos tenham acesso à memória, contam com a ajuda decircuitos de apoio para acesso a memória, este controlador é chamado de DMA, nocaso do periférico ter acesso a memória o DMA faz o controle sem que o processadortome conhecimento, dessa forma o processador executa outras tarefas sem causaperda de desempenho.1.8 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)Esta memória é como uma memória RAM, pois permite que os dados sejamlidos e gravados, para que os dados gravados nela não sejam apagados, a bateria quefica na placa mãe alimenta essa memória mesmo depois que o computador édesligado.Para mudar as configurações utilizamos o Setup (programa que guarda emodifica as configurações da CMOS). Na identificação das configurações instaladassão executados alguns testes que conforme os erros que ocorram podem geraralgumas mensagens.

8 DQ/CCEN/UFPB1.9 Esquema de uma Placa MãeA: Processador B: Slots Para Memória RAMC: Slots de Expansão D: Slot de Placa para Expansão de Vídeo(Off-Board)E: Placa de Son On-Board F 1 : Conectores IDEF 2 : Conector Drive de Disquete G: Conectores SATAH: Bios I: BateriaJ: ChipSet Norte e Sul K: Plug de Alimentação (força que vem dafonte de alimentação)L: Conectores On-Board para monitor,teclado, mouse, impressora e portasUSB traseiras.C H D ELF 2JGIBF 1KA

Computação para Química91.10 Sistemas Operacionais e SoftwaresSoftware: É a parte lógica do computador (ao contrário do Hardware que é aparte física) ex: música, fotografias, arquivos e programas.Arquivos: são todos os dados digitais salvos (gravados) com um nome e querecebem uma extensão do programa que o originou.Extensão: é a terminação do nome de um arquivo após o ponto que identificamo tipo de arquivo.Exemplos:DOC: Documento gerado pelo wordXLS: pasta de trabalho do ExcelEXE: Arquivo executável (um programa)TXT: Arquivo de texto simples gerado pelo bloco de nota;PDF: arquivo no formato PDF (protegido) que só pode ser lido pelo programaADOBE ACROBAT READERHTM ou HTML: São páginas da Internet –WebZIP/RAR: Arquivo compactado (Winzip ou WinRar)MDB: arquivo de banco de dados gerado pelo programa AccessRTF: Arquivo de texto, não permite figuras, bordas e tabelas.JPEG ou JPG: arquivos de imagemPPT: arquivos de slides gerados pelo power pointGIF: pequenos arquivos de animações da internetSWF: Arquivos do programa Flash. Utilizados como animação de pequenas figurasou de páginas da internet.BMP: arquivos gerados pelo programa PaintSCR: arquivos de proteção de tela ou vírus.Pastas: locais virtuais condicionados nas unidades para armazenar os arquivospara uma melhor organização dos dados no computador. Também conhecido comodiretório.Unidade é a representação das partições ou drives presentes no computadoratravés de letras do nosso alfabeto.A: Drive de DisqueteC: Disco Rígido (1ª partição)D: Disco Rígido (2ª partição)E: unidade camaleão, ou seja,dependendo de qual drive tenhamosinstalado, poderá ser: CDROM,DVDROM, CDRW. DVDRW ou umaparte do disco rígido quandoFigura 9 - Unidades de um Computadorparticionado.

10 DQ/CCEN/UFPBSistemas Operacionais: são programas que gerenciam o hardware (partefísica) e o software (parte lógica) do computador.Exemplos:MS-DOS, Microsoft Windows, Linux, OS/2, UNIXLinguagem de programação: é uma linguagem artificial criada pelo homempara informar ao computador o que fazer.Exemplos: Fortran, COBOL, Pascal, C e C ++ , Java e Java script.Tradutores – são os interpretadores e os compiladores que traduzem alinguagem de programação para linguagem de máquina.Software Aplicativo: são programas desenvolvidos para trabalhos específicoscomo o Microsoft Excel (planilha eletrônica) ou o Microsoft Word (editor de texto)Software Utilitário são programas que fazem a manutenção do computador edas unidades, a segurança do computador ajudam a aumentar o desempenho damáquina.Exemplos: Antivírus, desfragmentador , scandisk e etc.Ferramentas do Sistema (apenas Windows) - São programas utilitários quevisam “melhorar”o desempenho do computador e “corrigir” possíveis defeitos nasunidades.Scandisk - Permite a correção de falhas nas gravações dos arquivos e/ousetores defeituosos quando for possível, pois da “lesão” na superfície das unidadesmagnéticas o mesmo poderá ou não “consertar”. (verificação de disco).Desfragmentador - Uma gravação de dados nas unidades é feita de formafragmentada. A desorganização (fragmentação) gera nas unidades uma certa lentidãoquando solicitamos a abertura de um arquivo. Por isso temos que desframentá-laspara não ocasionar “sonolência” ao computador. Possui a finalidade de organizar osdados nas unidades magnéticas entre as trilhas e os setores, deixando assim, todosos dados de forma linear.Assistente de Backup – Define-se backup como a cópia de arquivos para asegurança/manutenção do computador.

Computação para Química11Evolução do sistemas operacionaisMS DOSDOS 1.0 Lançado em 1981 para IBM-PC.Suportava 16kB de RAM, e drives de disquete de 5 ¼ “de 160kB.DOS 1.1 Com os problemas da versão anteriorcorrigidos passa a suportar drives de disquetes de 3 ½“ de 320 KBDOS 2.0 Foi suporte para o lançamento do IBMXT em 1983. Possuia o dobro de comandos da versãoanterior, suportava HDs de até 5MBFigura 10 – Logo MS DOSDOS 2.1 Foi suporte para o lançamento do IBM PCjr. Poucas melhorias DOS3.0Concebido para suportar o “novo” hardware IBM-AT. Alguns comandos de redeforam adicionadosDOS 3.1 Mais comandos de redeadicionadosDOS 3.2 Passa a suportar drives dedisquetes de 3 ½ “ de 720KBDOS 3.3 Passa a suportar IBM PS/2 e onovo drive drives de disquetes de 3 ½ “ de1440KB. Novos caracteres internacionais foramadicionados (suporte para 17 países).Figura 11 - Tela MS DOSDOS 4.0 DOS Shell adicionado, corrigidos alguns problemas da versãoanterior.DOS 5.0 Implementado em 1991, incluía gerenciamento de memória superior ef d M12 ferramentas de MacroDOS 6.x Suporte para Microsoft Windows, desfragmentador dedisco,compressão de arquivos, backups, anti-virus, etc.

12 DQ/CCEN/UFPBWindowsWindows 3.x - Foi a primeira versão do Windows quepermitiu aos usuários utilizarem os processadores de 32 bitsda Intel (o DOS só opera 16 bits) A partir desse momentoveio a grande utilização da GUI (Interface Gráfica doUsuário) que revolucionou o mercado da Informática. Asversões do Microsoft Windows (3.0, 3.11, Groups 3.1) nãosão sistemas operacionais, na realidade são aplicativos doDOS. Essas versões não possibilitam a multitarefapreemptiva (utilização de vários programas ao mesmotempo pelo processador)Figura 12 - Logo WindowsFigura 14 - Windows 1.0 -1985 Figura 13 - Windows 2.0 - 1987Figura 15 - Windows 3.0 - 1990 -Windows for Workgroups 3.11 -1993Windows 9.xO Windows 95 é de fato um sistema operacional que permitia o processamentode dados de 16 bits e também programas de 32 bits.O Windows 98 foi lançado em1998, sendo uma versão melhorada do W95, oferecendo melhor estabilidade,conectividade com a Internet e atualizações de drivers, ou seja, houve ummelhoramento no Plug and Play. O Windows ME – Milênio foi lançado em 2000 etrouxe “dores de cabeça” para os usuários, pois o mesmo veio com várias falhas(bugs) o que tornava o sistema instável.O Windows NT foi projetado para computadores de 32 bits especificamentepara computadores cliente/servidor, o mesmo é formador por dois componentes oWindows NT Workstation e Windows NT Server.O Windows NT work é utilizado nos computadores do tipo desktop individuaisque estão conectados a uma rede no qual existe um servidor com WinNT Serverinstalado.Windows XP -É o mais utilizado atualmente.Em 2005 foi lançado o Windows Vista. Provavelmente em 2009 será lançado oWindows Seven.

Computação para Química131995: Windows 951996: Windows NT Workstation 4.01998: Windows 981999: Windows 98 SE2000: WindowsMillennium Edition (Windows Me)2000: Windows 2000 Professional2001: Windows XP2001: Windows XP 64-BitsPressionando-se noteclado+ E Abrir o Windows Explorer+ F Abrir a ferramenta Pesquisar+ R Abrir o comando Executar+ D Abrir o Desktop+ M Minimizar todas as janelas+ L Bloquear o computador (para oWXP Professional e 2003 server)LinuxO aparecimento do SistemaOperacional LINUX foioriginado a partir do Sistemas Unix. O LINUX começou a tervida em 01/01/1991 nas mãos de Linus Torvalds umfinlandês que a princípio tinha a criação do Sistema compassatempo. Em 16/01/1992 o Linux é oficialmentelicenciado de acordo com a GNU (General Public License).Esse sistema ganhou força na comunidade acadêmica porser um software (gratuito) e de código aberto. Atualmente, éo único Sistema Operacional grátis do mundo.Figura 16 - Logo LinuxUma das difernças do Linux é o fato de ter vários desktops (áreas de trabalho)– KDE, GNOME e Window maker. O “Office” do Linux chama-se Open Office. Alémdisso o Linux tem Compatibilidade ‐Vmware e permite ao usuário rodar todo Windowsdentro nele sem que seja necessário reiniciar o computador.Versões do Linux e sua estrutura de diretórios:Figura 18 - Versões do LinuxFigura 17 - Estrutura de diretórios

14 DQ/CCEN/UFPB1.11 Windows Funcionamento e Dicas – Cuidados básicos ao manusearcomputadores.Gravação de CDsA gravação de CDs de dados (aqueles que são lidos pelos computadores)pode ser feita basicamente de duas formas:Uma delas é “fechando o disco”. Neste caso mesmo que haja uma parte do CDnão preenchida essa parte é “queimada” para que não seja possível adicionar novosdados.A outra é criando uma multisessão onde apenas uma parte do CD é utilizada eo restante não ocupado ainda fica livre para receber novos dados. Cada vez queadiciona-se novos dados a um CD cria-se uma nova seção do CD. Ou seja cadagravação corresponde a uma seção.Geralmente osprogramas de gravaçãode CDs/DVDs como oNero (mais conhecido)mostram antes decomeçar a queima de umcd a opção de fazer ounão multisessão no discoFigura 19 – Nero: Gravação em multisessãoATENÇÃO: A opção de multisessão apesar de muito prática apresenta alguns riscosse não forem tomados alguns cuidados. Sempre que for adicionar dados a um CD jágravado deve-se observar se os dados já existentes estão sendo reconhecidos peloprograma gravador, ou seja, se os mesmos aparecem junto com os dados novosadicionados. Caso isso não ocorra, não se deve proceder com a gravação, pois oprograma pode reconhecer o disco como limpo e criar uma seção como sendo aprimeira, fazendo com que as seções anteriores não sejam lidas posteriormente.Desta forma os dados estarão no CD, mas não serão lidos pela unidade pois serãoignorados pela mesma. Para evitar isso evite tentar criar uma nova seção em um discocom um programa diferente do que foi utilizado para criar a primeira. Às vezes atémesmo versões diferentes de um mesmo programa podem não reconhecer seçõesanteriores no disco. Portanto CUIDADO na hora de fazer um disco com várias seções.Dica: Sempre que possível tenha mais de uma cópia dos dados importantespara evitar transtornos devido a perda de dados por qualquer motivo.

Computação para Química15Vírus de computadorEm 1923 Len Eidelmen apresentou emum seminário sobre segurança computacional umprograma auto-replicante. No ano seguinte na 7thAnnual Information Security Conference foimostrado que tal programa podia tambémmodificar outros programas para que sejapossível instalar cópias de si mesmo.Em 1986 tais programar passaram a serchamados de “Vírus de Computador”, o primeirodeles o “Brain” , um vírus de boot, era transmitidoFigura 20por um disquete contaminado. Daí surgirammuitos outros como o Elk Cloner Criado por Richard Skrenta ou o “I LOVE YOU” umvírus considerado bastante pesado pois deletava dados importantes para o bomfuncionamento do sistema operacional. Até 1995 eram conhecidos cerca de 5 milvírus de computador. Até 1999 esse numero sobe para mais 20500. Até 2000 já eram conhecidos 49 000 vírusdiferentes. Em 2001 conheciam 58 000, até 2005 jáeram 72 010 vírus catalogados. Até que em 2007 o número de vírusconhecidos já era superior a 150000.Figura 21 - Evolução dos vírus de computadorHoje existem vários tipos de vírus vamos ver os mais conhecidos:Vírus de Boot (inicialização): São vírus que iniciam antes mesmo de carregar osistema operacional eles podem causar danos graves ao computador pois podemapagar arquivos essenciais ao inicialização sistema operacional.Time Bomb (bomba de tempo): São aqueles que permanecem “adormecidos”por um intervalo de tempo (definido pelo desenvolvedor que o programou). Quando taltempo é esgotado eles agem geralmente tornando o computador incapaz de iniciar osistema operacional ou apagando dados do usuário.Worm (minhocas ou vermes): Geralmente não causam muito dano ao sistemaoperacional porém se replicam em alta velocidade e podem apagar dados do usuárioou torna-los inelegíveis (impossíveis de ler).

16 DQ/CCEN/UFPBTrojan (cavalo de tróia): São vírus bastante perigosos pois dão espaço paraque outros vírus sejam instalados no computador. Além disso, permitem que ocomputador receba comandos sem o conhecimento do usuário. Estes (assim comomuitos outros) sã colocados embutidos em transições de slides que intertem o usuárioenquanto procedem sua instalação.Keylogger (capturador de teclas): Esses vírus trazem um risco extremamentegrande pois são capazes de armazenar as teclas digitadas pelo usuário em formuláriode internet entre INCLUSIVE SENHAS. A grande maioria das fraudes que envolvemvírus são realizadas com o auxilio de keyloggers Tanto que hoje em dia a grandemaioria dos bancos pedem para que o usuário digite sua senha de acesso a conta emteclados virtuais desenvolvidos por eles próprios para evitar a ação desse tipo devírus. Porem deve-se sempre ter muito cuidado com os dados que são digitados nocomputador pois tais vírus podem reuni-los e enviá-los a seus criadores através dainternet sem o conhecimento do usuário.Atualmente devido a grande quantidade depessoas que acessam sites de relacionamento como oOrkut tem crescido o numero de vírus que são colocadosem tais páginas. Os vírus de Orkut são em sua maioriaTrojans e Keyloggers. Muitos deles enviam scrapsinfectados para toda a lista de amigos do usuário como seo próprio os enviasse. Para evitá-los nunca clique em linksou imagens que não tenham procedênciaFigura 22comprovadamente conhecidaComputador no estado ZumbiOcorre quando um computador encontra-se infectado por programas que permitem aterceiros controlá-lo com intuito de disseminar arquivos maliciosos. O estado Zumbi éresultado da DESATUALIZAÇAO de programas preventivos (antivírus) emcomputadores.AntivírusSão programas desenvolvidos para detectare prevenir a presença de softwares maliciosos emum computador. Baseiam-se em um BANCO DEDADOS QUE PRECISA SER ATUALIZADO. Pois acada dia novos vírus surgem na rede. Ou seja: Nãoadianta apenas ter instalado o antivírus, enecessário atualizá-lo sempre.USE SEMPRE ANTIVÍRUSFigura 23 - Nunca esquecer!

Computação para Química17PrecauçõesDe forma geral para evitar problemas causados por vírus decomputador basta tomar algumas precauções simples como:Ter sempre um Software Antivírus atualizado no computador.Sempre que possível escanear computador a procura de vírus que adquiridos.Tomar cuidado com anexos contidos em emails mesmo os vindos de amigosTer sempre cuidado com CDs e Pendrivers de procedência duvidosa.Não sair clicando em tudo que lhe pedirem na internet e principalmenteDESISTA: Você não ganhará nada por ser o 999999999999999º usuário aacessar um site.Não clicar em links de scraps suspeitos principalmente os vindos da lista deamigos.Nunca digitar números de conta e principalmente senhas em computadoresdesconhecidos ou suspeitos.

18 DQ/CCEN/UFPB2. Internet2.1 A Internet no Brasil e a RNPNo Brasil, os primeiros embriões de rede surgiram em 1988 e ligavamuniversidades do Brasil a instituições nos Estados Unidos. No mesmo ano, o Ibasecomeçou a testar o AlterNex, o primeiro serviço brasileiro de internet não-acadêmica enão-governamental. Inicialmente o AlterNex era restrito aos membros do Ibase eassociados e só em 1992 foi aberto ao público.O primeiro backbone brasileiro foi inaugurado em 1991, destinadoexclusivamente à comunidade acadêmica. Mais tarde, em 1995, o governo resolveuabrir o backbone e fornecer conectividade a provedores de acesso comerciais.A partir de 1997, iniciou-se uma nova fase na internet brasileira. O aumento deacessos a rede e a necessidade de uma infra-estrutura mais veloz e segura levou ainvestimentos em novas tecnologias. Entretanto, devido a carência de uma infraestruturade fibra óptica que cobrisse todo o território nacional, primeiramente, optousepela criação de redes locais de alta velocidade, aproveitando a estrutura dealgumas regiões metropolitanas. Como parte desses investimentos, em 2000, foiimplantado o backbone RNP2 com o objetivo de interligar todo o país em uma rede dealta tecnologia.Atualmente, o RNP2 conecta os 27 estados brasileiros e interliga mais de 300instituições de ensino superior e de pesquisa no país. A partir de 2005, a comunicaçãoentre os Pontos de Presença (PoPs) da rede começou a ser ampliada com o uso detecnologia óptica, o que elevou a capacidade de operação a 11 Gbps. 22.2 Internet para QuímicaA internet avançou rapidamente e abrange as várias áreas de conhecimentocientífico. Vamos conhecer a partir daqui alguns sites de interesse na química. 3CNPqO Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) éuma agência do Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT) destinada ao fomento dapesquisa científica e tecnológica e à formação de recursos humanos para a pesquisano país. Sua história está diretamente ligada ao desenvolvimento científico etecnológico do Brasil contemporâneo.http://www.cnpq.br/2 Carvalho, 2006.3 Santos, 2008.

Computação para Química19CAPESOs periódicos indexados apresentam-se como o meio de informação maisutilizado no meio acadêmico. Eles apresentam as informações mais específicas edetalhadas sobre um determinado assunto. Nem todo este material é disponível viainternet, mas atualmente mais de 180 instituições pertencentes a todos os estados dopaís (inclusive a UFPB) possuem acesso on-line através do sítio chamado PortalPeriódicos aos serviços promovidos pela Coordenação de Aperfeiçoamento dePessoal de Nível Superior (CAPES):QUÍMICA NOVAhttp://www.periodicos.capes.gov.br/Química Nova publica artigos com resultados originais de pesquisa, trabalhosde revisão, divulgação de novos métodos ou técnicas, educação e assuntos gerais emportuguês, espanhol e inglês. Os artigos submetidos à revista são avaliados porconsultores (do Brasil e exterior) especialistas na área envolvida e que eventualmentepodem pertencer ao Conselho Editorial. A edição de Química Nova está a cargo de umcorpo editorial e suas linhas gerais e planejamento de longo prazo estão sobresponsabilidade dos Editores e do Conselho Editorial. Química Nova é umapublicação bimestral, distribuída gratuitamente a todos os sócios ativos da SBQ. ASBQ também publica a revista Química Nova na Escola e o Journal of the BrazillianChemical Society. Em seu site podemos encontrar grande quantidade de artigospublicados.QUÍMICA NOVA NA ESCOLAhttp://quimicanova.sbq.org.br/A Revista Química Nova na Escola (QNEsc), com uma periodicidadesemestral, propõe-se a subsidiar o trabalho, a formação e a atualização dacomunidade do Ensino de Química brasileiro. Química Nova na Escola é um espaçoaberto ao educador, suscitando debates e reflexões sobre o ensino e a aprendizagemde química. Nesse sentido, a Divisão de Ensino disponibiliza neste portal, na íntegra, ede forma totalmente gratuita, todos os artigos publicados além de Cadernos Temáticose também é possível realizar buscas nas as edições já publicadas da revista.LABVIRThttp://qnesc.sbq.org.br/O Laboratório Didático Virtual é uma iniciativa da Universidade de São Paulo -USP, atualmente coordenado pela Faculdade de Educação. Nele você vai encontrarsimulações feitas pela equipe do LabVirt a partir de roteiros de alunos de ensino médiodas escolas da rede pública; links para simulações e sitios interessantes encontrados

20 DQ/CCEN/UFPBna Internet; exemplos de projetos na seção "projetos educacionais" e respostas deespecialistas para questões enviadas através do site.2.2.1 Outros Sítios NacionaisUNICAMPhttp://www.chemkeys.com/USPhttp://gepeq.iq.usp.br/HARDWAREhttp://www.gdhpress.com.br2.2.2 Outros Sítios InternacionaisVÍDEOS DE QUÍMICAhttp://www.science-tube.comJournal Chemical Educationhttp://jchemed.chem.wisc.edu/http://www.labvirt.fe.usp.br/CURSOS DISPONIBILIZADOS PELO MIThttp://www.ocw.cn/OcwWeb/index.htmPara obter mais informações sobre o uso da internet no conhecimento científicoe outros sítios voltados à química acesse o artigo da revista Química Nova a seguir.http://quimicanova.sbq.org.br/qn/qnol/2008/vol31n2/44-ED07263.pdf

Computação para Química213. - Laboratório VirtualO laboratório virtual é um autêntico laboratório de química, em formato digital,com o qual pode-se criar e modelar experiências e reações, de forma fácil e segura. Osoftware que utilizamos para estas ativiades é o Crocodile Chemistry. Este programapode facilitar de maneira considerável o aprendizado acerca das reações químicas.Nele encontram-se diversos reagentes químicos, vidrarias, equipamentos einstrumentpos que podem ser utilizados e combinados conforme desejado. Daí asreações são modeladas à medida que os reagentes são adcionados. Pode-se aindacriar simultaneamente os gráficos de dados relativos a experiência, e visualizar osdiversos mecanismos através de animações.Assim como o ChemSketch, ele encontra-se na versão em inglês, porém estefato não dificultará o aprendizado acerca do programa, tendo em vista o seu alto teorilustrativo durante o uso. Já existe uma versão em português (de Portugal) para esteprograma e em 2008 este foi substituído por duas novas versões Yenka InorganicChemistry e Yenka Electrochemistry. Todos esses programas necessitam de licençapara que funcionem (o Crocodile custa entre 400 e 800 Euros dependendo do tipo delicença).O Crocodile Chemistry apresenta-se da seguinteforma:Ao ser iniciado o programa mostra em nome dequem encontra-se licenciado no momento, seguido dajanela de boas vindas (ao lado). Nela tem-se a opção devisualizar uma série de tutoriais (em inglês) fornecidos peloprograma, caso não queira vê-los, basta fechar a janela.Uma vez encerrada a janela de Boas Vindas tem-seFigura 24 - Crocodile Chemistrya seguinte:A Área de Trabalho é o local onde sãorealizados os experimentos.Na barra de ferramentas encontramostodas as opções que o programa oferece.Nos materiais e reagentes encontramostudo aquilo que pode ser utilizado no experimento,reagentes, vidrarias, gráficos e imagens além detutoriais com experimentos já prontos.Figura 25 - Janela geral do CrocodileCada guia corresponde a uma nova áreade trabalho – Para o caso de experimentossimultâneos.Barra de Ferramentas do Crocodile Chemistry

22 DQ/CCEN/UFPBFigura 26 - Barra de ferramentas do CrocodileA utilização do Crocodile Chemistry é muito simples. Por conter uma interfacegráfica de fácil entendimento, ele utiliza conceitos como arrastar e soltar para adicionarmateriais e reagentes a área de trabalho.Imagine a barra lateral sendo uma grande estante onde podemos encontrarreagentes, materiais, gráficos e etc. Assim, para trazer qualquer material reagente ououtra coisa da barra, basta clicar sobre o item desejado,segurar o clique e arrastarpara a área de trabalho.Para acessar a qualquer parte dos materiais basta clicar sobre o nome dogrupo que deseja e a barra se expandirá mostrando os subgrupos.Na Barra “Contents” encontramos uma biblioteca deexperimentos montados onde o usuário avança conforme asinstruções (em inglês).Os modelos deste grupo não podem ser modificados, apenasseguidos.La pode-se realizaEm “Parts Library” encontramos tudo que será utilizado em umexperimento que será totalmente criado pelo usuário doprograma. Neste grupo encontramos vidraria, equipamentos,ilustrações (gráficos imagens, botões, texto e etc), reagentes eindicadores. Para adicionar um item a área de trabalho, cliquesobre o mesmo, segure e arraste para o local desejado.Aqui são mostradas e podem ser modificadas as propriedadesde um determinado item selecionado. No caso de vidrarias, porexemplo, a cor, escala, espessura da linha e etc. Pode-sealterar as propriedades químicas relacionadas a aquelavidraria e opções de reação.Figura 27Ao se passar o ponteiro do mouse próximo a uma vidraria qualquer aparece a minijanelaao lado.

Computação para Química23Informação - Mostra os detalhes da reação como reação global efetiva, asconcentrações dos materiais envolvidos e etc.Visualização - mostra (quando possível) uma janela cúbica onde aparece o que estáocorrendo naquele recipiente em 3D.Esvaziar - limpa o recipiente a que ele está vinculadoNomear – Dá nome ao que está ao frasco3.1 Montando um experimentoVamos começar montando um experimento simples que envolve reações de Ácido-Base, para explorar o caráter ilustrativo do programa.Vá em “Parts Library” > “Glassware” e pegue 6 “Beaker (100mL)” arrastando-o para aárea de trabalho.Figura 29Figura 28Neste experimento faremos um teste rápido de pH desoluções através do uso de indicadores Ácido-Base.Figura 30Indicadores de pH são substâncias que em contato com soluções ácidasapresentam uma coloração (ou mesmo, ausência de cor), e outra em contato comsoluções básicas ou neutras. Existem ainda indicadores que apresentam uma cor paracada faixa da escala de pH (0-14). Os indicadores não reagem com a solução tendopapel apenas de mostrar a variação no pH da mesma. Cada indicador possui a suacoloração específica para determinado pH.Para este experimento necessitaremos do Indicador Universal - “Universal”:Vá em “Parts Library” > “Indicators” > “Solutions” > “Universal”Agora, em “Parts Library” > “Indicators” > “Charts” e pegue a respectiva escala de cor.No Crocodile Chemistry pode-se encontrar reagentes em qualquer dos três estadosfísicosOs líquidos são mostrados em frascos semelhantes a esse.Nos frascos encontramos algumas informações como:Figura 31Ao clicar sobre a unidade de qualquer uma das grandezas,aparecem as opções por exemplo, ao clicar sobre mL:Volume pode ser mostrado em mililitros, centímetros cúbicos ou Litros.

24 DQ/CCEN/UFPBJá as substâncias sólidas podem aparecer em forma depedras “Lumps” ou em um recipiente similar a um pote.Neles também há informações sobre o composto:A granulometria de um composto pode ser fina, média ougrossa.Figura 32Vamos utilizar as seguintes soluções:Em:“Parts Library” > “Chemicals” > “Acids” > “Hydrochloric Acid” (Ácido Clorídrico).“Parts Library” > “Chemicals” > “Alkalis” > “Sodium Hydroxide” (Hidróxido de Sódio).“Parts Library” > “Chemicals” > “Miscellaneous” > “Liquids & Solutions” > “water”(Água)Antes de iniciar qualquer experimento (começar a adicionar um reagente aoutro) deve-se primeiro pausar a reação (Botão na parte superior da barra deferramentas) para evitar que o tempo gasto por exemplo procurando algum reagenteexerça alguma influencia nos produtos da reação.1 – Copie e cole os frascosdo Ácido Clorídrico eHidróxido de Sódio até quehajam 3 de cada.Modifique as concentraçõespara 0,01 M – 0,5 M – 1,0M e o volume para 20 mLde ambos.Figura 332 – Adicione a cada Becker, 50 mL de água (basta clicar/segurar sobre o frasco daágua, arrastar por sobre o Becker até que apareça um ícone de um pequeno Beckerderramando e soltar. Repetir sobre os demais beckers.3 – Adicione aleatoriamente os ácidos com suasconcentrações aos três primeiros beckers.4 – Faça o mesmo com as bases e adicione oindicador universal a todos os beckers.5 – Agora, através da mudança de coloraçãoidentifique as concentrações adicionadasFigura 34Como a mesma quantidade de água foi adicionada a todos, o que tornará essassoluções mais ácida ou básica, será a concentração da solução adicionada. Assim,por exemplo quanto mais concentrada for a solução de HCl utilizada mais escuro seráo vermelho da solução.

Computação para Química25Exercício:Pause a Reação, pegue um becker de 250 mL e adicione 12,5 mL deHCl 9,6 M , 100 mL de NaOH 1,2 M e adicione 50 mL de água. Adicioneo indicador universal. Antes de iniciar a reação responda:Qual o pH que solução final vai apresentar ? Por quê ?Equacione essa reação.3.2 Observando reaçõesO Crocodile Chemistry permite ao usuário visualizar o que ocorre em umareação em escala molecular. No exemplo acima temo uma reação Ácido-Base.Conforme sabemos:ACIDO + BASE → SAL + ÁGUA.Porém, nem sempre as reações são tão simples de serem equacionadas, destaforma podemos o programa mostra as reações que ocorrem em determinadomomento.Então voltando ao experimento acima: Inicie a reação (retire-a de pausa).Para visualizar não apenas as equações, mais uma grande quantidade deinformações acerca do becker que adcionou-se 12,5 mL de HCl 9,6 M , 100 mL deNaOH 1,2 M e 50 mL de água, (conforme dito anteriormente) passe o ponteiro domouse sobre o becker e aparecerá esta barra opções. Clique sobre o botão “ReactionDetails” e aparecerá uma caixa semelhante aesta (ao aproximar o ponteiro do mouse):Figura 35Nela temos uma reação do que ocorre nobecker atualmente. Porem ela mostra não a fórmula mas o nome dos compostos. Paravisualizar a reação na forma como estamos acostumados clique sobre “word” eselecione “simbolic”. A reaçã será mostrada com as fórmulas dos compostos. Tem-seainda a opção para mostrar a equação iônica basta clicar sobre “Ionic”.Atualmente a caixa mostra apenas a reação queocorre. Para visualizar o restante dos dados disponíveisclique sobre o botão, a janela se expandirámostrando os detalhes da reação.Esta caixa mostra uma série de característicasfísicas e químicas como temperatura, volume total dasolução, líquidos presentes, massa total, os gasespresentes e seus respectivos volumes, os indicadorespresentes na reação o pHe etc.

26 DQ/CCEN/UFPBOutra opção é a visualização 3D (que não pode sermostrada em todos os casos. Clique sobre o botão “AtomViewer” e será mostrada a caixa ladoEla possui uma barra de opções que permite adicionar ounão, Água a visualização, modificar a forma como são mostradosos compostos (formula ou nome) e mostrar ou ocultar o cubo e oscompostos presentes.3.3 ExercíciosFigura 36Nesta seção serão apresentados vários exercícios que vão se tornandomenos detalhados, pois tem a finalidade fazer com que você desenvolvauma familiaridade com o programa.3.3.1 Exercício 01 – Cinética QuímicaEste exemplo demonstra como fazer um experimento simples para observar o efeitoda temperatura e superfície de contato sobre a velocidade de uma reação. Lembre-sesempre de Pausar a Reação antes de começá-la. Algumas reações duram apenasalguns segundos ou minutos e podem ser perdidas enquanto é montado oexperimento.1. Vá para Parts library > Glassware > Standard e escolha um Erlenmeyer, emseguida coloque outro erlenmeyer ao lado do primeiro.2. Agora vá para pasta Parts library > Glassware >Measuring e adcione duasseringas a tela de trabalho, colocando uma sobre cada frasco.3. Vá para Parts Library > Equipment > Stoppers > Large e peque duas rolhas (deum furo – One tube), uma para cada frasco ajustando-as.4. Em Parts Library > Equipment >Aparatus, adcione um Electric heater (aquecedorelétrico) a um dos frascos e marque 60°C.5. Passe o cursor sob a rolha em um dos frascos. Uma pequena conexão (quadrobranco) irá aparecer. Clique/segure neste e mova o cursor para o bico da seringae solte para ligar o bico da seringa à rolha. Faça o mesmo para o segundofrasco.6. Esvazie a seringa, clicando sobre o botão “Empty” para retirar qualquer ar damesma.7. Reagentes. Vá para Parts Library > Chemicals > Acids. Arraste um frasco de(HCl) para tela de trabalho, mude a molaridade para 2 mol/L e o volume para 50cm 3 . Adicione este reagente a cada erlenmeyer.8. Agora em Parts Library >Chemicals> Carbonates> Powders. Adicione CaCO 3 ,modifique (se necessário) a massa para 10 g e adicione a cada frasco.9. Verifique se o marcador de velocidade está marcado ao meio (para evitar que areação ocorra muito rapidamente ou lentamente demais)10. Inicie a Reação observando a velocidade de deslocamento do pistão.

Computação para Química27Agora responda:1. Por que o sistema com aquecimento foi mais rápido?2. Equacione a reação. Qual o gás formado e preso na seringa?3. Monte um novo experimento similar a este. Desta vez não utilize aquecedor.Em um erlenmeyer utilize o CaCO 3 Fino (Fine) e outra utilize o Grosso (Coarse)e responda:a. Qual seringa enche mais rapidamente? Por quê?b. O que você conclui após a realização dos experimentos?

28 DQ/CCEN/UFPB3.3.2 Exercício 02 - DestilaçãoNeste exemplo iremos separar uma mistura de dois líquidos (água e etanol) peloprocesso de destilação.1. No índice Parts library > Glassware > Standard pegue um Erlenmeyer, umbecker e um condensador.2. Em Parts library > Equipment > Standard pegue um heater (aquecedor).Coloque o erlenmeyer sobre este.3. Pegue uma rolha de um tubo (Stoppers> large > one-tube stopper) e tampe ofrasco.4. Coloque o condensador a esquerda do frasco num ângulo em torno de 60ºC.5. Mova o cursor em cima da rolha e clique sob o conector que aparece. Faça omesmo sob o condensador. Uma mangueira irá se formar, leve-a ate o topodo erlenmeyer.6. Mova o béquer para baixo do condensador.7. O condensador já possui uma conexões para entrada e saída de água derefrigeração que encontram-se ocultas.8. Em Parts library > Chemicals > Miscellaneous > Liquids & Solutions pegueum frasco de água e outro de etanol (water e ethanol). Adcione ambos aoerlenmeyer.9. O Etanol evapora a 78°C enquanto a água a 100°C. Se você aquecer amistura acima de 78°C, mas abaixo de 100°C, apenas o etanol irá evaporar.O condensador resfriar o vapor de etanol que condensará voltando ao estadoliquido.10. Marque a temperatura do aquecedor.11. O etanol irá ser coletado no becker.NOTA: Este experimento exige um pouco de atenção durante a sua execução, poisse a mistura ficar tempo demais em contato com o aquecedor corre-se o risco deque evaporar a água, portanto deve-se monitorar o conteúdo do erlenmeyr, docondensador e do béquer.Responda:1- Qual o princípio envolvido no processo de separação de substâncias atravésda destilação.2- A destilação serve para separar qualquer mistura de líquidos? Explique.

Computação para Química293.3.3 Exercício 03. - Formação de precipitado.Quando duas soluções aquosas são misturadas podem reagir formando um sólidoinsolúvel. Este sólido é chamado precipitado. Este experimento mostra o precipitadoformado quando soluções de nitrato de prata e cloreto de potássio são misturadas.1. Vá em ... > Nitrates > Solutions pegue um frasco de Silver nitrate (AgNO 3 ).Agora em ... > Halides >Solutions pegue o potassium chloride (KCl).Modifique as molaridades de ambas as soluções para 2M.2. Mova seu cursor sobre o becker e pressione o botão “Atom viewer” paraativar a visualização 3D. E em seguida em “Reation Detals”.3. Pegue um becker e adicione a ele as soluções de AgNO 3 e o KCl.4. A reação de precipitação procederá rapidamente com o precipitado formandologo que as duas soluções são misturadas. O sólido é inicialmentedispersado através da solução e irá decantar por gravidade.5. Usando o Atom viewer,veja os íons Cloreto e prata se aproximando paraformar o sal que decantará no fundo do recipiente.Respondaa) Qual o precipitado formado? Equacione a reação (Global e Iônica).b) A partir da equação calcule a massa de AgCl formada. Qual o volume das mesmassoluções que precisaríamos para formar 34,4 g de precipitado?Considere, M Ag = 108 g/mol e M Cl = 35,5 g/molAgora partindo do mesmo becker com a solução e o precipitado continue:1. Pause a Reação e adicione a área de trabalho outro becker, um funil (Funnel),um papel filtro (Filter Paper) e um vidro de relógio (Evaporating Disth).2. Em Parts library > Equipment > Meters and Probes pegue uma balança(Balance).3. Posicione o Papel filtro dentro do funil. Tare o vidro de relógio, pondo ele sobrea balança e clicando sobre o botão “T” (Tare). Isso é necessário devido ao fatode estarmos interessados apenas na massa do precipitado que seráposteriormente pesada (se isso não fosse feito, o peso do vidro de relógiotambém seria contado).4. Posicione o becker abaixo do funil com o papel filtro. Adicione a solução deAgNO 3 e KCl ao papel CUIDADOSAMENTE (para que não caia precipitadofora do papel). Retire a reação de pausa para que a filtração inicie.5. Transfira CUIDADOSAMENTE o precipitado para o vidro de relógio e pese-o.Compare o valor obtido com o calculado anteriormente.

30 DQ/CCEN/UFPB3.3.4 Exercício 04 – Tutorial de reaçãoConforme foi dito anteriormente, o Crocodile Chemistry possui uma biblioteca dereações que já estão prontas. Vamos neste exercício observaremos um dessesexemplos.Vá em Contents > Equations and Amounts > Balanced Reactions.Obviamente todo o tutorial que explica como proceder na reação, está em inglês,assim como todos os demais. Porém esse fato não torna muito difícil o entendimentodo experimento uma vez que o programa é bastante ilustrativo.Como ainda estamos iniciando o contato com o Crocodile, a tradução deste tutorialestá descrita abaixo com alguns acréscimos que ajudarão entendimento doexperimento. Cada parágrafo mostra a tradução do texto conforme avança-se clicandosobreReações balanceadas1 - Neste kit você aprenderá sobre equilíbrio e balanceamento de reações.Obs: Pause a reação.2 - Escolha um dos metais alcalinos (abaixo) e arraste para o frasco para reagir.Certifique-se que todo o ar foi removido para o metal não oxidar (clicando em “Empty”no erlenmeyer).A. Lítio. B. Sódio C. Potássio3 - Ligue o cilindro de gás de cloro, arrastando o controle deslizante para cima. Vocêverá o erlenmeyer encher-se de um gás amarelado.4 - Aproxime o cursor da caixa na parte superior e clique sobre “Word” (abaixo) dacaixa de detalhes da reação e selecione "symbolic" a partir da lista para alterar a formacomo os nomes químicos são exibidos.Compare como eles são exibidos em símbolos e palavras. Deve haver o mesmonúmero de moléculas de cada lado da equação, para que ela seja equilibrada emforma simbólica.5 - Desligue o gás, esvazie o erlenmeyer e teste outros metais.

Computação para Química313.3.5 Exercício 05 - EletróliseNeste exercício montaremos um experimento simples de eletrólise, onde uma peça decarbono é recoberto com prata (prateado). Processo este, denominado galvanização.1. Inicialmente, vá em ...Glassware > Standard e pegue um “bath“ (banho).2. Agora em ...Electrochemistry > Electrodes pegue um eletrodo “silver” (prata) eoutro de “carbon” (carbono).3. ...Chemicals > Nitrates > Solutions e pegue um frasco de AgNO 3 ( “silvernitrate”). Altere seu o volume para 200 cm 3 e adicione a “Bath”.4. Coloque o eletrodo de prata do lado esquerdo do banho. A ponta do eletrododeverá estar submergida na solução.5. Coloque o eletrodo de carbono no lado oposto.6. Vá em ...Electrochemistry > Equipment pegue uma bateria. Coloque-a acimado banho, entre os dois eletrodos. Rotacione a bateria 180° anti-horario. (paraque fique com a ordem das cargas +/-).7. Mova seu mouse sobre o polo positivo da bateria (+). Uma conexão iráaparecer, clique/segure e arraste o fio até o eletrodo de prata (solte paraconectar). O eletrodo de prata é agora o ânodo na sua cela eletroquímica. Nagalvanoplastia o material de sacrifício deve ser sempre o ânodo.8. Conecte o outro pólo da bateria ao eletrodo de carbono. Este agora é ocátodo.9. Inicie a reação e veja como a peça de carbono é lentamente galvanizada coma prata. Observe todos os detalhes da reação.Questões:1. Faça um desenho esquemático do sistema proposto.2. Descreva as semi-reações que ocorrem no catodo e no anodo.3. O que eletrodo de sacrifício?

32 DQ/CCEN/UFPB3.3.6 Exercício 06 - TitulaçãoAgora, vamos realizar uma titulação. Processo muito comum no estudo da químicaAnalítica. Neste caso realizaremos uma tilulação Ácido-Base.1- Arraste uma bureta e um becker para a área de trabalho.2- Adicionar 25cm 3 (1cm 3 = 1 mL) de hidróxido de sódio para o becker e 50cm 3de ácido clorídrico para a bureta.3- Pressione o botão de encher a nível da bureta para trazer a quantidade deácido na bureta para a marca zero.4- Adicionar indicador Fenolftaleina ao becker.5- Vá ao painel ...> Presentation e arraste um gráfico para a área de trabalho.6- Clique e arraste o marcador ao lado do traço vermelho no gráfico de modo aque uma linha ligue-se ao becker.7- Clique sobre “Property...” (pouco acima do eixo y) e escolha o “pH” a partir dalista que aparece. Assim o eixo y mostrará a medida do pH do conteúdo dobecker.8- Clique na seta para baixo (abaixo do eixo x) e selecione “Specific PartProperty” e um segundo marcador irá aparecer. Conecte-o a bureta.9- Agora, clique em “Property...” (à direita do botão) e escolha “Burette Level” nalista que aparece. Assim o eixo x mostrará o nível de líquido que tenha sidoliberado a partir da bureta.10- Selecione o gráfico com o botão direito do mouse e abra o painel Propriedades.Clique na guia “Y-axis”. Na seção definia o Min. e Max. modifique os valorespara 0 e 14. Em “GridLines > Major, every” defina aparecer cada 2 unidades.11- Na guia “X-axis” defina o Min. e máx. para 0 e 50 cm 3 . O gráfico foi agoratotalmente configurado para medir o pH da solução no becker, e o volume desolução liberada a partir da bureta.12- Adicione vagarosamente o HCl da bureta ao becker até que seja atingido oponto de equivalência (que a solução no erlenmeyer mude de cor).13- Observe como varia o pH no gráfico.

Computação para Química333.4 Desafio - Criação de um roteiro de práticaAté agora todos os experimentos realizados já possuíam um roteiro pré-definido. Paramostrar a versatilidade do programa Crocodile Chemistry, crie um roteiro deexperiência no Crocodile Chemistry. Você pode utilizar livros e apostilas de aulasexperimentais ou buscar na internet algum experimento legal. Porém atente-se paraalguns detalhes ao escolher um procedimento.1. Verifique se os reagentes e equipamentos exigidos pelo roteiro estão disponíveisno Crocodile Chemistry. O sucesso de um procedimento experimental depende dadisponibilidade de reagentes. Assim, preste atenção e procure atentamente portodos os equipamentos e reagentes exigidos. Caso não encontre algum, procuresaber se o mesmo pode ser substituído por outro existente no programa.2. Crie um roteiro. Em todas as disciplinas experimentais existem apostilas ou livrosque possuem o procedimento da aula prática. Desta forma, quando escolher a suaexperiência, teste-a e procure fazer um roteiro do desenvolvimento da mesma.Você pode se basear nos roteiros dos exercícios, nos tutoriais (em inglês) dopróprio programa ou adaptando roteiro que você pesquisou ao Crocodile.3. Se preferir, adicione ao roteiro um esquema (imagem) de como o experimentodeve ser organizado para que funcione da melhor forma possível.4. Por fim, monte um pequeno questionário a ser respondido por aqueles querealizarão o experimento. Assim você o tornará mais atrativo. Inclua noquestionário curiosidades ou perguntas que podem ser respondidas e explicadasatravés do bom entendimento do procedimento.

34 DQ/CCEN/UFPB4. - ACD/ChemSketchO ChemSketch é um programa que atende as mais diversas necessidades nocampo da química. Com ele podemos fazer cálculos de massa molecular, pesomolecular, distância entre ligações além de tornar possível desenhar, visualizar em 3De até nomear alguns compostos. Ele se encontra em duas versões, uma gratuita e delivre download na página do programa (mediante cadastramento) essa possui algumasrestrições quanto a nomenclatura e alguns outros recursos. E uma versão paga ondeé possível a execução de todas as restrições da primeira versão.Essa é a pagina que encontramos aoabrir o programa que se encontra dentro dapasta ACDLABS 10.0 > ChemSketch.É ela que utilizamos para fazer osdesenhos das moléculas e onde se encontram agrande parte das ferramentas oferecidas peloprograma.Devemos perceber inicialmente os botõesque alternam entre as paginas deCriação/Edição de moleculas edesenho, no canto superior da barra deferramentas.Figura 37 - Janela do ACD ChemSketch4.1 Barra de FerramentasVamos agora conhecer melhor a barra de ferramentas do ChemSketch.Figura 38 - Barra de ferramentas do ChemSketch1 – Tabela periódica. Para adicionar elementos que não estao disponíveis na barra deelementos (a esquerda), basta clicar sobre esse botão, selecionar o elementodesejado e clicar onde se desejar inserir.2 – Botões de Seleção e Movimento2A – Selecionar/Mover: Serve para mover parte de uma estrutura (elemento ouligação). Nos permite deslocar um fragmento da molécula deixanto intacto todo resto

Computação para Química352B – Rotação Plano: Rotaciona a estrutura (ou parte dela) no plano da area detrabalho.3B – Rotacionar 3D: Rotaciona a estrutura em qualquer plano3 – Seleção: Permite selecionar várias estruturas da área de trabalho.4 – Desenho: Servem para desenhar manualmente ligações ou para transformar umaligação simples em ligação dupla ou tripla.5 – Desenhar/Alterar formato ligação: Permite desenhar ligações especiais comoligações dentro e fora do plano ou ligações coordenadas.6 – Botões de edição: Funções basicas como apagar, recortar, colar etc.7 – Sinal +: Insere o sinal gráfico de soma em reações.ATENÇÃO: Esse botão serve apenas como sinal grafico não funcionando como sinalde carga em um elemento ou composto. Para isso utilize as cargas que estão na barraabaixo da barra de elementos (a esquerda).8 – Seta de Reação: Insere/apaga setas dos mais diversos tipos e formatos.9 – Legenda Seta: Insere legenda abaixo ou acima da seta de reação.10 – Comandos e Calculos de reação.11 – Polimero: Mutiplica uma estrutura por número.Ex: Caso queira mutiplcar esse Ácidoacético por 4, basta clicar no botãopolimero, digitar o valor em “index” (4,no caso), aplicar e selecioná-lo.Figura 3912 – Posição: Altera a posição de uma ligação ou elemento a ser selecionado13 – Botões de rotação de ligação: Rotaciona uma ligação segundo o eixoselecionado.14 – Espelha elemento ou ligação selecionado no plano vertical ou horizontal.15 – Oferece uma opção de desenho automático ao se aproximar de um elemento emuma estrutura.16 – Adapta a estrutura para que seja vista no plano da área de trabalho.17 – Verifica se a estrutura selecionada possui forma tautomérica.18 – Otimização 3D: Otimiza a estrutura desenhada para a melhor forma reconhecidapelo programa (Angulos e distancias de ligação).19 – Ajustes de Tela: Opções de zoon da pagina da área de trabalho.20 – Abrir modelos: Abre o acervo de moleculas, equipamentos de laboratorio, orbitais,desenhos que já vem prontos do programa.21 – Gerar Nome: Gera o nome da estrutura selecionada. (restrições na versão free)22 – Leva a estrura desenhada para a forma 3D.

36 DQ/CCEN/UFPB4.2 Desenhando Moléculas no ChemSketchNa pagina de criação de moleculas (Structure), geralmente o Carbono apareceráselecionado na área dos elementos, caso não, basta clicar sobre ele.Figura 40Isso significa que cada vez que um clique for dadona área de trabalho, um átomo de carbono seraadicionado com suas 4 ligações completadas comhidrogênio (CH 4 ). Se uma linha for desenhada(clicando sobre um ponto, arrastando o ponteiro esoltando o clique) em cada extremidade seráadicionado do um C e as ligações restantescompletadas com H (C 2 H 6 )Figura 41 - DesenhandoestruturasO Naftaleno tem fórmula (C 10 H 8 ) e é um hidrocarboneto aromático derivado dopetróleo e é constituído de dois anéis benzênicos saturados.Apesar de já termos o anel benzênico pronto na barra da direita é interessante que porenquanto desenhemos sua estrutura manualmente, para que aprendamos comomelhorar moléculas feitas manualmente.Perceba que não é1 - Então, com onecessário que ocarbono selecionado,desenhoestejaalinhadoclique sobre o botãoperfeitamenteFigura 43 – Naftaleno 1lápis desenhe oNaftaleno.2 – Agora selecione a molécula e clique no botão 3D Optimization [18].Note que além de alinhar perfeitamente a molécula, aotimização adicionou os hidrogênios que faltavam. Caso nãoqueira que os H apareçam, basta ir sobre o botão “Tools” eclicar sobre “Remove Explicit Hydrogens”Figura 44 - Naftaleno 3Figura 42 - Naftaleno 2Para facilitar o entendimento vamos numerar os carbonos do Naftaleno. Paraisso,clique sobre “Tools” e em seguida “Auto Renumbering”.Adicione um grupo metil(CH 3 ) no carbono 5.Figura 45Note que o grupo continua no carbono 5, emboraque agora esse carbono tem prioridade na numeração.Figura 46saibamos

Computação para Química37Vamos agora gerar o nome dessa estrutura clicando no botão [21].Figura 47Mesmo inicialmente com o grupo no carbono 5 daestrutura o nome foi gerado no carbono 1. Percebaque o grupo o C do grupo ainda não foi numerado.Para organizar a numeração dos carbonos bastarenumerar a molécula.Figura 48Para saber a fórmula molecular, clique sobre Tools > Calculate >Molecular Formula. Aparecerá uma janela com a respectivafórmula do compostoFigura 49Para calcular massa molecular, clique sobre Tools > Calculate >Formula Weight. Aparecerá uma janela com a respectiva massado compostoPara calcular composição, clique sobre Tools > Calculate >Composition. Aparecerá uma janela com a respectiva massa docompostoPara copiar para a área de trabalho qualquer dessesvalores, clique sobre o botão “Copy To Editor”.Figura 50Figura 51ATENÇÃO: na opção “...Calculate” existem outros cálculos que são conhecidos pornós como volume molar, densidade e etc.Exercício1. Desenhe as estruturas ao lado noChemSketch.2. Gere o nome delas.3. Calcule a fórmula molecular4. Calcule a massa molecular5. Calcule a composição6. Qual o nome usual do composto(e)?Figura 52

38 DQ/CCEN/UFPBDesafio 1 - EDTAEDTA é o acrônimo em inglês paraEthylenediamine tetraacetic acid.(ácidoetilenodiamino tetra-acético). Ele é um compostoorgânico que age como agente quelante,formando complexos muito estáveis com diversosíons metálicos. Usado como descolorante paracabelos, pode ser também utilizado na fabricaçãode pães e derivados na indústria alimentícia.Também é usado durante tratamento endodônticopor ter uma função quelante e retirar íons cálcio(Ca 2+ ). Essa afinidade com o cálcio confere-opropriedade de anticoagulante.Figura 53Pesquise sobre o que são compostos quelantes, quelatos e como o EDTA seliga a metais. Agora, no chemsketch:a) Desenhe a estrutura do EDTA livre e complexado com Ca. Otimize.b) Calcule as composições, fórmulas e massas moleculares das duasestruturas.c) Gere o nome da estrutura livre.d) Gere a estrutura 3D (ver próxima seção).e) Mude o metal (Cu, Fe) e o numero de ligações no complexo.Desafio 2Pesquise na internet a estrutura do principio ativo da maconha e da cocaína edesenhe-as no chemsketch.

Computação para Química394.3 Forma 3DConforme já foi dito, uma das maiores vantagens do ChemSketch com relaçãoa alguns programas é a possibilidade de visualizar as moléculas desenhadas em trêsdimensões. Mesmo com algumas restrições a versão free consegue levar para 3Dgrande parte das moléculas desenhadas.Para visualizar uma estrutura na forma3D basta clicar sobre o botão “3d Viewer”na parte superior da barra deferramentas.A janela mudará completamente devisual. O plano de fundo que antes era brancoagora passa a ser preto e as ligações ganhamcores dependendo de que elemento sãoformadas.A barra de ferramentas também é modificada:Figura 54 - Forma 3D ChemSketchFigura 55 - Barra de ferramentas do 3D viewer1 – Botões padrão de Abrir, Salvar, Desfazer e Refazer.2 – Botões Selecionar Átomos, Rotação 3D, Fixar um ângulo de Rotação, Rotacionar eMover.3 – Opções de estilo das moléculasEstrutura de Linhas, Cilindros, Bolas e Cilindros, de Bolas, Nuvem Eletrônica e deBolas 2D.4 – Quando ativo, este botão mostra a nuvem eletrônica independente do estilo queestá ativo.5 – Botões de Aumentar e Diminuir o tamanho das esferas em relação aos cilindros.6 – Calcular a Distancia da Ligação (entre dois átomos).7 – Calcula o Ângulo de Ligação (entre três átomos).8 – Calcula o Ângulo de Torção da ligação (entre quatro átomos).9 – Espelhar e Inverter Centro (quando possível)10 – Alterar a cor dos Átomos.11 – Rotação Automática12 – Rotação Automática juntamente com mudança de estilo.13 – Otimização 3D (mesma função que na versão simples – encontra os melhoresângulos e distâncias entre átomos).14 - Opções de Criação de Gifs.

40 DQ/CCEN/UFPBDistância de Ligação, Ângulo de Ligação e Ângulo de TorçãoNa visualização 3D é possível calcular a distância de ligação, o ângulo deligação e torção de uma estrutura. Obviamente, esses valores devem ser calculadoscom a estrutura em sua forma mais estável, ou seja, antes de fazer tais cálculosdevemos primeiro deixar a estrutura estabilizada. Para isso deve-se clicar sobre obotão otimização 3D assim o programa procurara a forma mais estável da molécula.Calculando a distância de LigaçãoPara calcular a distância de ligação deve-se ativar o botão “BondLength” e selecionar os dois átomos cuja a distância quer se saber. Paraselecionar um átomo, clique sobre (Select Atoms), porém ele éautomaticamente é ativado quando clica-se sobre “Bond Length”Ex: Calcular a distancia entre esses dois elementosClica-se sobre o botão de calculo dedistancia e seleciona-osFigura 57Surge uma janela com a distancia entre osátomos selecionados (atenção para a unidade).Figura 56Calculando angulo de LigaçãoProcesso similar ao calculo de distância as únicasdiferenças são o botão a ativar que agora é o de ângulo deligação (Angle) e o numero de átomos a selecionar (agorasão três). Valor surge (em graus).Calculando angulo de TorçãoFigura 58O ângulo de torção é aquele entre um determinado átomo e um plano formadopor três outros átomos. Para calcular o ângulo de torção basta ativar o botão(Torsion Angle) e selecionar quatro átomos. Surgirá a janela contendo o valordo ângulo de torção (em graus).Figura 59Figura 60 - Angulo de torção

Computação para Química414.4 Verificando Tautomeria em MoléculasO ChemSketch permite verificar se uma estruturapossui formas tautoméricas. Uma vez desenhada a estrutura,clique sobre o botão Tools” na parte superior da barra deferramentas e em seguida sobre “Check Tautomeric Forms” eo programa informará se a estrutura apresenta (número deformas) ou nãoFigura 61IMPORTANTE: Lembre-se que para adicionar cargas a estruturas deve-seutilizar o botão na barra lateral esquerda (abaixo do botão com o R maiúsculo). Se osinal mostrado não for o desejado, clique sobre a ponta branca do botão (canto direitoinferior) e aparecerão as opções disponíveis.Verifique se essa estrutura possui formas tautoméricas. Nesse caso teremos 2.Como essa estrutura possui duas formas, cópia 1ª. para área de trabalho.Seleciona-se a segunda estrutura (essa será modificada) e clica-se sobre“Tools>Check Tautomeric Forms”. Aparecerá a janela mostrando a primeira forma(atual) clique sobre o botão “Next” e é mostrada a segunda forma. Uma vezapresentada a segunda forma clique sobre o botão “Replace” e a forma selecionadainicialmente será substituída pela forma tautomérica. Agora basta adicionar a setadupla.Exercício:Verifique a existência de Formas Tautoméricas na seguinte estrutura:Faça um esquema mostrando todas as formastautoméricas.Figura 62

42 DQ/CCEN/UFPB4.5 ImagensDurante o desenvolvimento de aulas práticas geralmente fazemos uso deequipamentos que são formados por varias vidrarias unidas entre si. Desta forma, aodescrever um procedimento experimental às vezes necessitamos de uma imagem queilustre a aparelhagem utilizada e nem sempre é fácil ou possível encontrar umaimagem de tal completa. Por exemplo, no caso de uma destilação.As duas imagens abaixo mostram esquemas de condensadores. Um éresultado da soma de várias imagens da internet de diferentes sites e o outro foi feitono ACD ChemSketch. Você consegue imaginar qual foi o da internet e qual o doprograma? E ainda, qual das duas imagens é mais conveniente a por exemplo umrelatório de uma prática ou mesmo em uma publicação?Figura 64 Figura 63Claro que é perfeitamente possível encontrar a imagem de um destiladorpronto na internet já que este é um aparelho relativamente simples, mas o mesmo nãose pode dizer de aparelhos de extração por exemplo que são bem mais raros na redepor serem pouco conhecidos. Assim, um recurso muito útil no ACD ChemSketch éuma coleção de imagens de vidrarias e kits de laboratório que podem ser utilizadospara montar os mais diversos aparelhos, tornando muito mais simples e rápido acriação de imagens desses equipamentos.Utilizando o “Template Window”O “Template Window” (janela de modelos) nada mais é que um conjunto deimagens que são adicionadas ao computador durante a instalação do ChemSketch. Lápode-se encontrar não apenas vidrarias mas uma enorme quantidade de moléculas,modelos de orbitais, desenhos de estruturas, projeções e etc.

Computação para Química43Para acessar a coleção vá em “Template” na parte superior da barra deferramentas e em seguida em “Template Window” ou clique sobre o atalhona barra de ferramentas.A janela será exibida. Osarquivos estão organizados em grupos esubgrupos. Seleciona-se primeiro ogrupo no lado esquerdo do vídeo e emseguida o sub grupo na parte superior.Para selecionar qualquer peça da janelabasta clicar sobre a mesma daí a cadaclique que for dado na área de trabalhodo programa um objeto será adicionado.Para reverter a seleção basta pressionar a tecla “Esc” do teclado.Figura 65No caso do material de laboratório, algumas peças já vem montadas casoqueira utilizar apenas parte dessas peças, selecione a peça completa, adicione-a aárea de trabalho do programa. Com o objeto selecionado, vá em “Object” na partesuperior da barra de ferramentas e em seguida clique em “Ungroup”, daí retire aspeças que não interessarem e adicione as desejadas. Ao terminar, vá novamente em“Object” e em “Group” para agrupar os objetos desejados.Figura 67 Figura 66 Figura 68Faça o desenho do destilador mostrado anteriormente no ACD ChemSketchutilizando os materiais disponíveis no “Template Window” do programa.ExercíciosEncontre no Template Window do ChemSketch e traga para a área de trabalho osseguintes compostos:a) Cholestaneb) D-Ribulose (Forma estérica)c) Bufanolide (Forma estérica)d) α-D-Psicopyranose (Forma estérica)e) O símbolo de Radioativo e Corrosivof) Modelo de estrutura cúbica de face centrada (CFC)

44 DQ/CCEN/UFPBDesafio 2 – Diagrama de Reação1. Desenhe o seguinte esquema: estabilidade do radical alil2. Faça o seguinte esquema de reação e o diagrama abaixo.Figura 69 - Diagrama esquemático da energia livre versus coordenada de reação para adição 1,2 e1,4 do HBr ao butadieno 1,3.Dica: Para Desenhar o gráfico acima, você pode utilizar tanto fragmentos decurvas que são posteriormente agregados ou a ferramenta “Polyline” na seção“Draw”.

Computação para Química455. Planilha EletrônicaO Microsoft Excel é um programa de planilha eletrônica, que permite ao usuáriorealizar rapidamente cálculos que seriam demorados se feitos ao método tradicional.As planilhas são usadas quando se necessita fazer cálculos, operações matemáticas,projeções, análise de tendências, gráficos ou qualquer tipo de operação que envolvanúmeros. Uma das maiores vantagens da planilha é que você pode tratar uma grandequantidade de informações, de forma fácil e rápida. 4Vamos agora nos familiarizar com a janela do Excel. Na parte superior dajanela encontramos a barra de ferramentas onde estão os botões e atalhos para osrecursos oferecidos. Ela pode variar de acordo com a versão do programa.Figura 70 - Barra de tarefas Microsoft Excel 7.0Figura 71 - Barra de tarefas Microsoft Excel 2005Figura 72 - Barra de tarefas Microsof Excel 2007Abaixo da barra de ferramentas encontramos ntramos a área comum a todas asversões.Barra de FórmulaMostra Fórmula inserida na célula selecionadaPlanilha 1Caixa de NomeMostra o endereço da célula selecionadaCabeçalho de LinhaReferência a linha da célula selecionadaCabeçalho de ColunaReferência a coluna da célula selecionadaCélula Ativa (selecionada)Espaço para adição de formulas ou valoresGuias de PlanilhaSeleciona a planilha ativa da pasta de trabalho4 Billo, 2001.

46 DQ/CCEN/UFPBPara inserir valores nas células, basta clicar sobre a mesma digitar o número.Para Fórmulas, seleciona-se a célula e insere-se o sinal de igual (=) seguidoda respectiva fórmula. O sinal de igual condicionará ao programa que emseguida será digitado um mecanismo de cálculo (fórmula) e não um valor.5.1 Digitando fórmulasCálculo de concentração.Neste exemplo, pretende-se calcular a concentração (mol/L) de diversoscompostos químicos. Crie umaPlanilha 2planilha, de acordo com a planilha 2e siga o procedimento apresentadoDados os elementos e suasrespectivas massas atômicas,pretende-se calcular a massamolecular (g/mol) dos compostos e aconcentração de uma soluçãocontendo 100g de soluto em 500 mLde água.Planilha 3Como sabemos, para calcular a massamolecular do Cloreto de sódio, basta somaras massas atômicas do Na e do Cl.Ao realizar a soma na planilha, inserimos oendereço da célula contendo as massasatômicas dos elementos Na e Cl.A concentração em mol/L de uma solução tem a seguinte expressão:C = n/VPlanilha 4n=número de mol n=m/MV=Volume da solução (L)m=massa do soluto (g)M=massa molar do soluto (g/mol)

Computação para Química47Responda: Qual a concentração de uma solução contendo 100g de cloreto de sódioem 500 mL de água?Como no nosso caso a massa é 100g e o volume é 500 mL (0,5 L), temos na célula2E, a seguinte expressão:=(100/D2)/0,5m (g) M (g/mol) V (L) Agora, complete as células que faltam na planilha. Formate os números com duas casas decimais.5.2 Construindo um gráficoNa química os gráficos desempenham um importante papel na análise dosresultados obtidos em um experimento. Raros são os casos de publicações na áreaquímica que não possuam ao menos um gráfico. Desta forma a construção de gráficosé algo importante a se aprender.Vamos inicialmente aprender a criar um gráfico através do Assistente deGráfico oferecido pelo Microsoft Excel. Utilizaremos como exemplo a planilha 5.Planilha 5a. Construa a planilha 5.b. Na Barra de ferramentas clique no botãoInserir em seguida em Gráfico.(O botão-atalho na barra de ferramentas levaao mesmo assistente)Aparecerá a janela do assistente de gráfico.Figura 73 - Assistente de Gráfico do Office – Etapa1Na primeira etapa deve-se escolher o tipo e o subtipo de gráfico desejado.Para facilitar, o programa mostra um modelo do tipo de gráfico selecionado. No caso,escolha o tipo “Dispersão” e o subtipo “Dispersão com pontos de pontos conectadospor linhas”. Clique em Avançar.Na segunda etapa selecionam-se os dados que formarão o gráfico. Nessa,existem duas guias de opção: A de Intervalo de Dados e a de Serie.

48 DQ/CCEN/UFPBNa guia Intervalo de dados, Clique no botão deinserção de dados e selecione as duas colunas de dadosque formarão o gráfico. No caso, os valores de tempo etemperatura e clique novamente no botão de inserção dedados para concluir.O assistente atribuirá automaticamente cada colunaa seu respectivo eixo.Figura 74 - Etapa 2ATENÇÃO: Essa opção apesar de muito prática pode apresentar errosprincipalmente quanto a escolha dos eixos, portanto verifique se os dados estão noseixos corretos ao utilizá-la.A guia Série é mais recomendável pelo fato de seescolher os dados que formarão cada eixo manualmente.Clique em Adicionar, daí basta clicar no botão de inserção dedados de cada eixo e selecionar ao invés das duas colunas,uma de cada vez em seu respectivo eixo.Essa guia também oferece uma opção para adicionar onome do gráfico tornando mais prática sua posteriorformatação. >AvançarFigura 75 - Etapa 3Na terceira etapa adicionam-se aslegendas e titulo do gráfico. Além disso, temosuma visão antecipada de como o gráfico ficaráquando concluído.As demais guias desta etapa oferecemopções como adição de linhas de grade eposição das legendas do gráfico. > AvançarFigura 76 - Etapa 4A última etapa seleciona-se se onde o gráficoserá adicionado. Se em uma nova planilha ou se comoum objeto na planilha atual. Neste caso (e quasesempre) adicione como objeto na planilha e clique emConcluir.Figura 77 - Etapa 5

Computação para Química49Vamos seguir avançando nossos conhecimentos no Excel, resolvendo oexercício a seguir:Planilha 6Variação do estado de agregação deuma solução (100 mL) de NaCl(100g/L) durante aquecimentoTempo(min.)Temperatura(°C)Estado deAgregação0 -5,5 Sólido1 -1,0 Sol. e Líquido2 7,0 Líquido3 18,0 Líquido4 27,5 Líquido5 35,0 Líquido6 42,0 Líquido7 49,5 Líquido8 56,0 Líquido9 64,0 Líquido10 69,0 Líquido11 76,0 Líquido12 80,0 Líquido13 84,0 Líquido14 88,0 Líquido15 91,0 Líquido16 93,0 Líquido17 94,5 Líquido18 95,5 Líquido19 97,0 Líquido e Gás20 98,0 Líquido e Gás21 98,0 Líquido e GásExercícioA planilha 6 mostra o comportamento doestado de agregação de uma solução decloreto de sódio durante o aquecimento.a) Construa a planilha,acrescentando duas colunas com astemperaturas em Kelvin e Fahrenheit ( TK e T ºF).b) Faça uma transformação detemperatura para as unidades de medidaKelvin e Fahrenheit, sabendo que:T°C = T°F - 32 = TK - 2735 9 5c) Construa o gráfico deTemperatura (°C) x Tempo (minuto).Formate o gráfico, coloque título dográfico, título dos eixos.d) Analise os gráficos doaquecimento da água destilada (feitoanteriormente – Planilha 03) e da soluçãode cloreto de sódio. Qual a principaldiferença entre as duas curvas (águadestilada e solução de NaCl) e como essa diferença pode ser explicada?

50 DQ/CCEN/UFPB5.3 Aplicação em Cinética QuímicaDada a reação A → P, é possível que a velocidade de reação seja proporcionala concentração dos reagentes. 5Velocidade de Reação = k [A] nSendo, coeficiente k=constante de velocidade, [A] é a concentração molar de A e n é aordem da reação.Uma equação desse tipo, determinada experimentalmente, é chamada de “leide velocidade”. Algumas equações são deduzidas para caracterizar a ordem dasreações, e podem nos auxiliar na manipulação dos dados experimentais. Asvelocidades de reação de reações de 1 a e 2 a ordem podem ser ajustadas as seguintesequações:a1 ordem → ln[A] = ln[A0] + k t (1)2 a ordem → 1/[A] = 1/[A0] + k t (2)Estas equações podem ser relacionadas à equação da reta:y = a + bxComparativamente tem-se y(t), k o coeficiente angular, e o termo independenteé ln[A0] para eq.1 ou 1/[A0] para eq.2.ExercícioA planilha 7 contém dados referentes a reação dedecomposição a decomposição do iodeto de hidrogênio, a 508 °C.Planilha 72HI (g) →H2(g) + I2(g)Concentração deHI (mol/L)Tempo(s)0,1000 00,0716 500,0558 1000,0457 1500,0387 2000,0336 2500,0296 3000,0265 350Considerando os dados fornecidos, faça umaplanilha no Excel para encontrar as curvascorrespondentes às equações 1 e 2.Dica: Crie duas colunas ln[A] e 1/[A].Agora faça os gráficos, ln[A] x t e 1/[A] x t(ATENÇÃO: tempo no eixo x).Utilize o tipo “Dispersão” e o subtipo“Dispersão com pontos de dados conectadospor linhas suaves”.Adicione a linha de tendência aos gráficos. É só clicar com a tecla da direita domouse sobre a curva e escolha adicionar linha de tendência – linear. Marcar asopções exibir equação no gráfico, exibir valor de R-quadrado no gráfico.5 Atkins, P., 2001.

Computação para Química51ln [HI]0-1-2-3-4y = -0.003x - 2.446R² = 0.9651/[HI]403020y = 0.079x + 9.99810R² = 100 50 100 150 200 250 300 350 4000 100 200 300 400tempo (s)tempo (s)Figura 78 - Linha de Tendência 1 Figura 79 - Linha de Tendência 2Com os gráficos correspondentes aos ajustes da velocidade da reação paracinética de 1ª e 2ª ordem,realizou-se a linearização dos pontos do gráfico a fim deobter a reta que melhor se ajusta aos dados experimentais. No Excel isto se fazadicionando uma linha de tendência e através do coeficiente de determinação (R 2 )podemos avaliar a qualidade do ajuste. Quanto melhor for o ajuste, ou seja, quantomais os pontos se aproximarem da reta de tendência, mais o R 2 se aproximará de 1. Acurva que apresentar o melhor R 2corresponderá a ordem dessa reação. Nesteexemplo, temos uma reação de 2ª ordem.Exercícios:1. A planilha 8 apresenta os dados experimentais da reação dedecomposição de N 2 O 5.2 N2O5 (g) → 4 NO2 (g) + OPlanilha 8N 2 O 5 (mol/L)Tempo (s)0,10000 00,07070 500,050000 1000,02500 2000,01250 3000,00625 400C 3 H 6 (mol/L)Planilha 9Tempo(min)1,5x10 -3 01,24x10 -3 51,00x10 -3 100,83x10 -3 15O2 (g)a) Determine a ordem da reação.b) Determine o valor da constante develocidade “k”, coloque a unidade.2. Quando o ciclopropano (C 3 H6) é aquecido a500°C, ele se transforma em um isômero(propeno). A reação foi acompanhada a partir daconcentração de ciclopropano, planilha 9.a) Determine a ordem da reação e valor daconstante de velocidade “k”, coloque aunidade.

52 DQ/CCEN/UFPB5.4 Assistente de FunçãoPode-se adicionar uma função a uma determinada célula é utilizando oassistente de função. Ele faz uso de um banco de dados que contém inúmerasfunções que podem fazer os mais diversos tipos de calculo. As funções estãoagrupadas de acordo com sua área de uso financeira, matemática e trigonométrica,estatística e etc.Para inserir uma função através do assistente, selecione uma célula vazia eclique sobre o “fx” que está entre a barra de fórmula e a caixa de nome (ou vá emInserir> Função...).Caso não saiba ao certo qual função utilizar, faça uma busca geral sobre obanco de dados e o assistente lhe dará algumas opções de função para que julgue aque mais se encaixa.Por exemplo caso queira calcular o Seno de um valor (ângulo) para saber quala referência correta a digitar na caixa de fórmula digite “Seno” na caixa de busca e oassitente lhe trará varias opções das quais neste caso, provavelmente a ultima delas éa desejada (SEN).Exemplo: Construa e complete a planilha 10 utilizando o assistente de fórmula.Planilha 10GrausExercícios:RadianosSeno de θ(radianos)Coseno de θ(radianos)Tangente de θ(radianos)03060... ... ... ... ...330360Construa a planilha 11, considerando as seguintes informações: Para calcular as médias dos alunos utilize o assistente para encontrar afunção “Média”.A Média Final pode ser calculada como a média das medias semestrais.Considere a situação do aluno como “Aprovado” ou “Reprovado”. Para tal, utilize afunção “SE”. Pode se utilizar, por exemplo, como teste lógico se o aluno obtevemédia final menor que 7,0 ele esta reprovado logo:TESTE LÓGICO “MEDIA FINAL”< 7,0VALOR SE VERDADEIRO ReprovadoVALOR SE FALSO Aprovado

Computação para Química53Faça um gráfico de Pizza do número de alunos que foram aprovados ereprovados. Para isso, use a função “CONT.SE” ela pode contar por exemplo daturma quantos alunos apareceu o termo “Aprovado”. No intervalo selecione acoluna onde deseja contar e como critério pode utilizar “Aprovado” ou “Reprovado”(NO SINGULAR – DA MESMA FORMA COMO APARECE NA CELULA, CASOCONTRÁRIO NÃO SERÁ CONTADO)Planilha 111ª Série do Ensino Médio da Escola Rutherford1º Semestre 2 º SemestreAluno (a)1º Nota2º Nota3º Nota1ª Média1º Nota2º Nota3º Nota2ª MédiaMédiaFinalSituaçãoAdaiton Francisco 7,0 7,0 7,0 2,0 4,0 7,0Adriano Inacio 10,0 10,0 8,0 8,0 9,0 8,0Aline Alves 8,0 7,0 8,0 7,5 8,0 8,0Alisson Fernando 8,0 8,0 7,0 8,0 7,0 8,0Ana Lucia da Silva 9,0 9,0 8,0 3,0 3,0 8,5Ana Rodrigues 9,5 8,5 8,0 8,0 7,5 7,5Benevaldo Pereira 10,0 8,0 7,0 9,5 9,0 9,0Chales de Araújo 8,0 10,0 8,0 9,9 9,0 9,0Danielle de Araujo 9,0 9,0 10,0 9,0 8,5 9,0Diêgo Juvencio 7,0 7,0 5,0 5,0 5,0 4,0Edson de Oliveira 4,0 6,0 7,0 6,0 7,5 6,0Eduardo Barbosa 8,0 7,5 10,0 8,0 7,0 8,0Erenilda Pontes 8,0 9,5 8,0 5,0 8,0 7,0Eliano Nascimento 7,0 5,0 5,5 5,0 5,5 8,0Jefferson Melo 5,0 3,0 5,0 5,0 7,0 6,0José Pereira 8,0 7,0 9,0 8,0 8,0 7,5Joseiton Silva 9,0 9,0 8,0 8,5 7,5 8,0Josenilda Batista 8,0 8,5 7,0 8,0 7,5 7,5Josilene Silva 8,5 8,0 8,0 7,0 7,5 7,5N° DE ALUNOSAPROVADOSMÉDIA DATURMAN° DE ALUNOSREPROVADOS

54 DQ/CCEN/UFPB5.5 Desafios5.5.1 Ajuste de funçõesAbra uma planilha e entre com seguintes dados:Planilha 121. Formate a coluna A para 2 casas decimais, formate as colunas B e C para 4casas decimais.2. N célula D1,digite Temp °C. Entre com a fórmula para converter temperaturaem Fahrenheit para Temp °C. °C=(°F-32)*5/9. Formate a coluna D para 4casas decimais.3. Na célula E1, escreva densidade. Entre com uma função na célula E2 paracalcular a densidade.4. Crie um gráfico densidade x Temp °C só pontos, coloque a legenda dos eixos eo titulo do gráfico.5. Exclua a linha referente ao ponto que está fora da linha principal. (copie a linha5 para linha 10 e depois delete a linha 5)6. Na célula G1, escreva “Inclinação”. Entre com uma função na célula G2 paracalcular a inclinação da linha que melhor se ajustou aos dados. Funçãoestatística- inclinação7. Na célula H1, escreva Interseção. Entre com um a função na célula H2 paracalcular a interseção da linha que melhor ajusta aos dados. Função-estatística– interseção ou Intercepção.8. Na célula I1, escreva Valores preditos para y. Entre com uma função na célulaI2 para calcular todos os valores Y dos pontos ao longo da linha de melhorajuste.9. Lembre você necessita da inclinação (coeficiente angular a) e da interseçãocom Y (coeficiente linear b), para obter o valor predito de y (y=ax+b).10. Faça o gráfico densidade x valor predito de y x temp °C. Gráfico usando 3colunas de dados. Compare os gráficos.

Computação para Química555.5.2 Construção de Orbitais AtômicosA compreensão dos orbitais atômicos é crucial para a química moderna, pois acaracterística dos elementos depende intimamente de como os elétrons estãodistribuídos nos orbitais. A química de um elemento e de seus compostos édeterminada principalmente pelos elétrons que têm o maior valor de n, frequentementedenominados de elétrons de valência.A representação gráfica das probabilidades de se encontrar um elétron emfunção da posição num átomo é definida como um orbital. Para tornar o conceito deorbital mais significativo, é útil examinarmos as funções de onda que são as soluçõesda equação de Schrödinger de um átomo monoeletrônico. As funções de onda podemser expressas como o produto de duas funções, uma das quais depende dos ângulosθ e φ (“parte angular” χ), enquanto a outra é uma função apenas da distância eletronúcleor (“parte radial” R). Então, temos queΨ (r, θ, φ) = R(r) χ(θ, φ)De um ponto de vista matemático, cada solução da Equação de Schroedinger(ou função de onda) corresponde a um orbital eletrônico, que define as energiaspermitidas (níveis e sub-níveis) de um elétron em um orbital.Neste exercício vamos construir a parte angular das funções de onda (orbitais)s, p x e d x 2 - y2no plano x,y. Para isso precisaremos das coordenadas polares.zryx=p cosφθy=p senφpyφφxxA componente angular das funções de onda no plano x,y são:d x2-y2 => χ = (15/16π) 1/2 Cos(2φ)p x => χ = |(3/4π) 1/2 Cos(φ)|s => χ = (1/4π) 1/2

56 DQ/CCEN/UFPBPara a transformação das coordenadas cartesianas em polares utilizaremosp=χ e θ varia de 0° a 360°.Atividades:a. Construir uma tabela de acordo com modelo a seguirModelo de planilha para função angular do orbital p x .Planilha 13A B C D E123 Ângulo (°) Ângulo (rad.) χ x (coord.) y (coord.)4 0 =RADIANOS(A4) =ABS(RAIZ(3/(4*PI()))*COS(B4)) =C4*COS(B4) =C4*SEN(B4)5 2 0,03491 0,4883 0,4880 0,0170* Modo de exibição das fórmulasb. Em uma planilha eletrônica coloque uma sequência de números de 0 a 360(variando de 2 em 2);c. Numa coluna ao lado faça a transformação de graus (°) para radianos (rad.).d. Na coluna seguinte calcule os valores de r = χ utilizando as fórmulas acima.e. Em seguida, construa os valores das coordenadas x e y em polares, utilizandoas equações de transformação.f. e por fim plote as coordenadas x e y nos programas Origin ou Qtiplot.g. Repita o procedimento para as demais funções de onda angular.Você deve gerar os seguintes gráficos:

Computação para Química575.5.3 Cinética – Cálculo da velocidade médiaConsiderando a reação:C 4 H 9 Cl (aq) + H 2 O (l) C 4 H 9 OH (aq) + HCl (aq)Planilha 14Tempo (s) Concentração C 4 H 9 Clmol/L0 0,150 0,0905100 0,082150 0,0741200 0,0671300 0,0549400 0,0448500 0,0368800 0,021000 0,015a) Construa o gráfico: Concentração x Tempob) Calcule a velocidade média da reação para o intervalo de tempo entre cada medida.Usar notação científica para velocidade.c) Considerando que seja uma reação de 1ª ordem, encontre a constante develocidade.Dados:[A] = concentração molar do reagente AVelocidade média da reação = -∆[A]/∆tVelocidade de Reação = - k [A]1 a ordem => ln[A] = ln[A 0 ] - k t

58 DQ/CCEN/UFPB5.5.4 Cálculo de absorbâncias e concentraçõesConsiderando o seguinte procedimento experimental realizado. Numere 12balões volumétricos de 50 mL de 1 a 12 e coloque em cada um deles 15,00 mL deNH 4 OH 4,0M. Adicione com aos doze balões exatamente os volumes de CuSO40,50M apresentados abaixo. Complete as soluções até a marca de 50 mL com águadestilada.Amostra CuSO4 mL Amostra CuSO4 mL1 0,50 7 3,502 1,00 8 4,003 1,50 9 4,504 2,00 10 5,005 2,50 11 5,506 3,00 12 6,00Planilha 15No comprimento de onda escolhido (580 nm) foi determinado sucessivamentea transmitância das soluções, fazendo ao menos três leituras para cada amostra.Também foi realizada a leitura da transmitância para uma solução com concentraçãodesconhecida (solução X).1) Utilizando a relação A = log(I 0 /I) = εbC, explique qual é a forma do gráfico quevocê espera ao representar A em função da concentração C. A partir destegráfico, como você poderia determinar o valor de ε se a espessura do caminhoóptico for 1 cm?2) A transmitância de uma determinada solução é 85%. Qual é a suaabsorbância?Transmitância: T=I/I 0 ; Absorbância (A) = log (I 0 /I) = log (1/T).3) Construa a planilha 16 no Excel e complete-a com os cálculos de absorbânciasA 1 , A 2 e A 3 ; absorbância média e transmitância média.4) Faça os cálculos para concentração.5) Faça os gráficos:a. Gráfico 1: Transmitância percentual média (T) em função daconcentração (C) da solução do complexo.b. Gráfico 2: Absorbância (A) em função da concentração (C) da soluçãodo complexo.6) Calcule o valor da concentração da solução X lido diretamente do gráfico e usandoo valor da tabela e do coeficiente angular (determinado no gráfico 2).

Computação para Química59Planilha 16 - Transmitâncias (em %), Absorbâncias e Concentrações (em 10 -3 mol.L -1 ) nocomprimento de onda de 580 nmSolução1 a Leitura2 aLeitura3 a LeituraTransmitância% médiaAbsorbânciaMédiamol/LT 1 A 1 T 2 A 2 T 3 A 31 77,5 77,5 77,52 52,5 52,0 52,53 44,0 44,0 44,54 34,5 34,5 34,55 27,5 27,5 27,56 15,5 15,5 15,57 12,0 12,0 12,08 9,5 9,5 9,59 7,5 7,5 7,510 6,0 6,0 6,011 5,5 5,5 5,512 5,0 5,0 5,0SoluçãoX53,5 53,5 53,5

60 DQ/CCEN/UFPB6. - Modelagem MolecularO HyperChem é um sofisticado ambiente de modelagem molecularcaracterizado pela qualidade, flexibilidade e facilidade de utilização. Unindovisualização 3D e animação química com cálculos quânticos, mecânica e dinâmicamolecular. O HyperChem coloca ao seu alcance vários recursos que podem ajudar oentendimento da química, através de métodos computacionais como o da mecânicamolecular, dinâmica molecular, semi-empíricos e métodosmoleculares.A versão mais recente, HyperChem Release 8.0, éuma aplicação 32-bit, desenvolvida para o Windows 95,98, NT, ME, 2000, XP, Vista e outros sistemasoperacionais. HyperChem Release 8.0 incorpora váriasferramentas computacionais como simulações comproteínas e moléculas em campos magnéticos. 6Em nosso curso utilizaremos a versão 7.0. Elaconta com a grande maioria dos recursos presente naversão mais nova. Todas as versões to HyperChemnecessitam de registros que são pagos.6.1 Abrindo o HyperChemFigura 80 – HyperChemAo abrir o Hyper uma janela similar aapresentada ao lado é mostrada.O modo de se trabalhar comeste programa é muito semelhanteao já visto ChemSketch (mostradoanteriormente) principalmente noque diz respeito ao desenho deestruturas.Figura 81 - Janela HyperChem6 HyperChem

Computação para Química61Barra de FerramentasEm relação aos programas já vistos, o Hyper é um dos que tem a mais simplesbarra de ferramentas. Os aplicativos estão inseridos dentro dos menus em suarespectiva barra. Desta forma, vamos conhecer a barra de ferramentas do Hyper queconcentra seus botões na criação de estruturas e em alguns recursos de desenhoadicionais.Figura 82 - Barra de Ferramentas do HyperChem1 – Draw (Desenho): Botão usado para desenhar estruturas. Como apenas um botãoda barra pode ser ativado por vez, sempre que desejar criar moléculas seránecessário ativar este.Obs. Quando este botão está ativo o botão esquerdo do mouse serve para desenhar eo direito para apagar (borracha).2 – Select (Selecionar): Serve para selecionar átomos ou estruturas segundo o que seencontra marcado no menu Select na barra de menus. Assim como o botão Draw estetambém tem no botão direito do mouse a função oposta, ou seja, apagar a seleção.3 – Routate out of plane (Rotação fora do plano): Com esse botão é possível girar asestruturas nas três dimensões conforme o desejado.4 – Routate in Plane (Rotacionar no plano): Serve para girar a molécula apenas noplano do monitor.5 – Translate (mover): Mover a estrutura ou o conjunto de estruturas no plano da tela.6 – Z-Translate (Mover no eixo Z): Serve para (quando possível) mover a estrutura noplano perpendicular ao da tela (Z).7 – Magnify/Shrink (Aumentar/Encolher): Com este botão pode se ajustar o zoom davisibilidade das estruturas. Para aumetar basta selecionar este botão clicar/segurarsobre qualquer parte da área de trabalho e arrastar para baixo. Para reduzir o zoomexecutar o mesmo processo só que desta vez arrastando para cima.8 – Z-Clipping Planes (Ver interior no eixo z): Serve para ver o interior de uma fatia damolécula.9 – Text Anotation (Texto): Adiciona anotações a área de trabalho. Basta clicar sobre obotão e a janela de anotação se abrirá. Seleciona-se o estilo, tamanho, tipo e cor dafonte desejados e insere-se o texto na parte inferior da janela.10 – Line/Circle/Rectangle Anotation (Linha, Círculo e Retângulo): Serve para inseriressas forma a área de trabalho.11 – Botões Novo, Abrir e Salvar arquivo.12 – Botões Recortar, Copiar e Colar.13 – Botões Imprimir e Ajuda.

62 DQ/CCEN/UFPB6.2 Utilizando modelos prontos do HyperAssim como a grande maioria dos programas da área química, esse tambémconta com um banco de dados onde são encontrados arquivos de moléculas jáprontas que podem ser utilizadas. No caso do HyperChem, existem desde moléculassimples (desenhadas em segundos) até estruturas extremamente complexas quelevariam dias para serem desenhadas manualmente. Vamos iniciar vendo algunsexemplos.O banco de dados do programa é instalado junto com os demais aplicativos,logo se encontra dentro da pasta do programa no disco rígido. Geralmente estediretório está em:C: (ou outra unidade do PC) > Hyper 75 > SamplesPara abrir um arquivo, clique em File > Open... e encontre o diretório do banco dedados do Hyper (mostrado anteriormente). Nele você encontra os arquivos separadossegundo os tipos de estrutura. Ao selecionar um arquivo, logo abaixo do tipo dearquivo (nos comentários) são apresentadas algumas informações sobre a estrutura.Por exemplo, para abrir a estrutura da cafeína vá em:... > Hyper 75 > Simples > Organics e clique sobre o arquivo CAFFEINELogo após abrir uma estrutura no canto inferior esquerdo aparece o número deátomos contidos nela.Inicialmente as estruturas são mostradas na formade linhas (Sticks) para visualizá-los de outra maneiraclique na barra de menus em Display > Rendering... naguia Rendering Method na parte Atom Rendering(mostrada abaixo) é possível escolher o modo como sãoapresentadas. Escolha preferencialmente o estilo Ballsand Cylinders. Nas demais guias podem se fazer ajustescomo tamanho das esferas e espessura dos cilindros.Figura 83Veja outros exemplos de moléculas:... > Samples > Organic > ASPIRIN... > Samples > Organic > VITAMINC... > Samples > Organic > NICOTINE... > Samples > Aromatic > NAPHTHAL... > Samples > Aromatic > PYRENE... > Samples > Aromatic > C60... > Samples > NMR > ALLENEFigura 84

Computação para Química63Se ao abrir uma pasta não encontrar nenhum arquivo, pode ser que a seleçãode tipo de arquivo esteja diferente. Por exemplo, para ver a estrutura daImunoglobulina vá em:File > Open... > ... > Samples > PDB Provavelmente não será mostradonenhum arquivo. Na mesma janela, na parte inferior onde é mostrado o Tipo: doarquivo modifique para Brookhaven PDB (*.ENT) e na janela acima selecione aPDB1F19.ENT.6.3 Adicionando mais de uma estruturaAo utilizar o comando Open > File só é possível adicionar uma estrutura porvez à área de trabalho. Desta forma torna-se importante um comando que permitaadicionar uma molécula do banco de dados a uma estrutura já aberta ou desenhada.Para fazer isso se utiliza o comando File>Merge, ele permite que uma estrutura sejaadicionada. Por exemplo, pretendemos relacionar a estrutura da cafeína com a daprogesterona. Assim, com a cafeína já na área de trabalho, clique em File>Merge e váem Samples>Organic>PROGESTE. As duas estruturas aparecerão lado a lado.6.4 Desenhando EstruturasO modo como as estruturas são criadas no HyperChem é muito semelhante aodo desenho de estruturas no ChemSketch, a principal diferença está em onde oselementos químicos se encontram. No ChemSketch estão logo na barra lateral noHyper os elementos estão na tabela periódica que se encontra no menu Build>DefaultElement, vá até ele e a tabela periódica se abrirá. Basta selecionar o elementodesejado e em seguida clicar uma vez sobre uma parte não utilizada da área detrabalho dar outro clique para iniciar o desenho, se perceber que vai precisar utilizar atabela brevemente não é necessário fechá-la, basta afastar quando não estiverusando e reativá-la quando necessário.Lembre-se que para desenhar é necessário que o botão desenho na barra deferramentas esteja ativo. Daí basta clicar sobre um ponto da área de trabalho earrastar para criar uma ligação simples entre átomos selecionados.Assim como no ChemSketch o Hyper melhora as estruturas desenhadas deforma imperfeita. Para isto clique em Build > Add H & Model Build. O programa irácompletar a valência com H e aperfeiçoará a geometria com método de mecânicamolecular (MM).Distância de ligação, Ângulo de Ligação e Ângulo de TorsãoPara visualizar essas informações em uma estrutura temos que: Uma vezdesenhada e melhorada, basta ativar o botão de seleção e selecionar dois elementoscaso queira observar a distância de ligação, selecionar três elementos para saber oseu ângulo interno e por fim selecionar quatro elementos para ver o ângulo de torsão.Os dados são mostrados na parte inferior esquerda da janela (Linha de Status).

64 DQ/CCEN/UFPBExercíciosDesenhe as seguintes estruturas no HyperChem. Observando alguns de seusângulos e distâncias de ligação.Figura 85

Computação para Química656.5 Otimização de Geometria – Escolha do MétodoO HyperChem possui vários métodos indexados, são estes: mecânicamolecular, semi-empírico, ab initio e funcional de densidade, cada um destes comdiferentes métodos, bases ou funcionais, desde os mais rápidos e simples até os maiscomplexos. A escolha de um método é extremamente importante, pois quanto maisrobusto for o método escolhido, obviamente, mais tempo será gasto e mais esforço dacentral de processamento do computador será exigido (existindo casos até em que ocálculo não é possível sem um bom processador). O detalhamento sobre métodoscomputacionais, não está previsto para este módulo do curso.No Hyper para escolher um método de cálculo, vá ao menu Setup. Lá as quatroprimeiras opções referem-se a modos de cálculo cada um com seu nível decomplexidade. Na grande maioria dos cálculos realizados por nós utilizaremos o modoAM1, que é um método bastante eficiente para otimização de geometria e rápido. Paraselecionar esse modo vá ao menu Setup > Semi Empirical e marque AM1.Otimização de GeometriaVamos agora ver a diferença entre uma estrutura apenas desenhada no Hypermanualmente e uma que passou por processos de otimização. Utilizaremos aqui, amolécula da água. Desenhe-a no Hyper e faça uma tabela semelhante a seguinte:Planilha 17Dado Modo 1(Manual)Modo 2(Model Build)Modo 3(AM1)LiteraturaDistância O-H 1Distância O-H 2Ângulo H-O-HUma vez desenhada a estrutura, rotacione-a de modo que não seja necessáriomodificar sua posição para calcular as distâncias e ângulo. Calcule os valores a anotena coluna “Modo 1”.Agora apague a molécula e adicione à área de trabalho apenas um átomo de O(oxigênio). Vá ao menu Build>Add H & Model Build. O programa transformará ooxigênio em uma molécula de água. Calcule e anote os valores no “Modo 2”.Agora faça uma melhora na estrutura aplicando o modo de calculo AM1. Paraisso, vá ao menu Setup > Semi –empirical > AM1. Observe se AM1 aparece no cantoinferior direito da janela. Agora vá ao menu Compute>Geometry Optimization eaguarde até que a mensagem abaixo apareça na linha de status. “Conv=YES” indicaque o calculo foi efetuado com sucesso anote os valores de distancia e ângulo nacoluna “Modo 3”.Finalmente, procure na literatura os parâmetros geométricos da água ecompare-os com os determinados nos três modos. O que você conclui?

66 DQ/CCEN/UFPB6.6 Ligações Químicas e Estrutura MolecularMoléculas possuem formatos tridimensionais que são determinados pelasorientações relativas de suas ligações covalentes, e esta estrutura é mantida, nãoimportando se a substância está no estado sólido, líquido ou gasoso. Nessa seçãoiremos explorar a geometria molecular, utilizando a Teoria VSPER (teoria da repulsãodo par eletrônico da camada de valência).Os modelos encontram-se em File > Open > ...>Hyper 75 > Samples > VSEPR1. Utilize os modelos de estruturas disponíveis no Hyper, complete a tabela aseguir e compare com a literatura (Brady et al., 2002).Planilha 18MoléculaNúmero de ParesEletrônicosN o de ParesIsoladosÂngulo deligação ºBF 3 3 0 120CH 4ClNOH 2 OI 3-IF 5NH 3PF 5SF 4SF 6XeF 4EstruturaTriangularplanarUtilize os dados obtidos acima como referência para encontrar a geometria dasseguintes moléculas: BCl 3 , BeCl 2 , CCl 4 e H 2 S. Lembre-se de melhorar as estruturasapós desenhá-las. Faça a otimização de geometria com AM1.Planilha 19MoléculaNúmero deParesEletrônicosNúmero dePares IsoladosÂngulo deligação ºEstruturaBCl 3BeCl 2CCl 4H 2 S

Computação para Química676.7 Espectroscopia molecular: espectros de vibraçãoA absorção de radiações electromagnéticas por átomos ou moléculas exigeque elas tenham energia apropriada e que haja um mecanismo de interação quepermita a transferencia de energia. O mecanismo apropriado à excitação vibracional éproporcionado pela variação periódica de dipolos elétricos na molécula durante asvibrações; a transferencia de energia ocorre, então, por interação destes dipolososcilatórios com o campo elétrico oscilatório da luz (radiação infravermelha) desde quea freqüência com que ambos variam seja a mesma. 7Denomina-se espectroscopia vibracional a técnica de análise na qual se utilizaradiação eletromagnética para testar o comportamento vibracional de moléculasobservando-se a absorção ou espalhamento dessa radiação. Uma vez que asenergias vibracionais das moléculas encontram-se na faixa de 0 a 60 kJ/mol, aabsorção da radiação ocorre na faixa do infravermelho, entre 0 e 5000 cm -1 , em umadas autofreqüências dos grupos moleculares, se o modo vibracional modifica ocomprimento do dipolo elétrico correspondente. A observação direta da absorção deradiação por vibrações moleculares é, portanto, um experimento de espectroscopia deinfravermelho. 8 A técnica do infravermelho próximo é um método altamente eficientepara análises quantitativas e qualitativas.Para moléculas diatômicas só há um modo de vibração, aquele em que aligação se alonga e se contrai. Nas moléculas poliatômicas, são vários os modos devibração, pois todos os comprimentos de ligação e todos os ângulos podem se alterar.Para uma molécula não linear, constituída por N átomos, existem 3N-6 modosindependentes de vibração. Se a molécula for linear, o número de modos de vibraçãoindependentes é 3N-5. Os principais modos vibracionais são:Figura 86 - Modos Vibracionais7 http://www.angelfire.com/ab/prvs/infrav.html8 Costa, J. A. T.B, 2002.

68 DQ/CCEN/UFPBCalculando o espectro vibracionalO Hyperchem calcula e gera o espectro vibracional de uma molécula, e permitea animação correspondente ao modo vibracional mostrado no espectro.Para calcular o espectro vibracional de uma molécula é necessário inicialmenteotimizar a geometria (Compute > Geometry Optimization...) aplicando o método decalculo adequado as necessidades do usuário. Em seguida, o programa jádisponibiliza a opção de calculo de espectro vibracional. Utilizaremos como exemplo amolécula da água.Uma vez desenhada eotimizada (AM1), clique sobreo menu:Compute > Vibrations e oprograma calculará oespectro.Figura 87Note que a opçãoVibrational Spectrum (abaixode Orbitals...) ainda não estádisponível no menu. Ela sóficará acessível quando ocálculo estiver encerrado.Quando a mensagem ao ladoaparecer na linha de status verifiquese o menu Vibrational Spectrum já está disponível caso sim, clique sobre ele.Uma janela similar a mostrada abaixo será exibida:Figura 88

Computação para Química69Perceba que a água, H 2 O, é uma molécula triatômica não-linear e tem trêsmodos de vibração (e três modos de rotação).ATENÇÃO: Observe se a caixa de seleção (destacada acima com um círculovermelho) está marcada. Caso não esteja marque-a, pois só assim será possível veras animações diretamente na estrutura.Cada linha (neste caso verde) do espectro corresponde a um modo vibracional.Para visualizá-lo bata clicar sobre ele e em seguida sobre o botão Apply e a moléculase movimentará conforme esse modo. Ou ainda pode-se digitar um numero de modono campo Normal Mode e também clicar sobre Apply para que o modo correspondenteseja mostradoExercício:Simule os espectrosvibracionais do O 2 , SO 2 , NH 3 .Em seguida crie uma tabelacomo a do lado, identificandoos modos vibracionais.Molécula/Nº modosModoNormalNúmero deonda cm -1Planilha 20Tipo do ModoNormalH 2 O (3) 1 Tesoura“ 2 EstiramentoAssimétrico3 Estiramentosimétrico6.8 Desafio: Aquecimento Global 9Parte da energia solar incidente sobre a Terra é absorvida e reemitida na formade radiação, sendo esta de maior intensidade na região do infravermelho, 200 a 2500cm -1 (4-5 µm). A temperatura média da Terra é mantida por um balanço de energiaentre a radiação solar absorvida pela Terra e a radiação emitida pela Terra.O aprisionamento da radiação infravermelha por certos gases na atmosfera éconhecido como efeito estufa. O resultado desse efeito natural é a elevação datemperatura média da superfície acima do ponto de congelamento da água permitindoa existência de vida. Os principais componentes da atmosfera são o O 2 e o N 2 , quenão contribuem para o efeito estufa, pois são moléculas diatômicas homonuclearesque não podem absorver radiação na região do infravermelho. Entretanto, os gasesatmosféricos em menor quantidade, vapor d’água e CO 2 , absorvem no infravermelho.As concentrações de vapor d’água tem se mantido estáveis ao longo do tempo,no entanto as concentrações de CO 2 e de outros gases, como o CH 4 , vemaumentando consideravelmente, e com isto a temperatura média da Terra vem seelevando, e várias catástrofes ambientais vem sendo atribuídas a esse fenômeno.Utilizando o programa HyperChem, simule o espectro vibracional do CO 2 e doCH 4 e justifique porque estes gases são denominados de gases de efeito estufa?9 Atkins,P., p. 418, 2008.

70 DQ/CCEN/UFPB6.9 Análise ConformacionalA rotação em torno da ligação simples carbono-carbono, em uma molécula decadeia aberta, como o etano, ocorre livremente mudando constantemente a relaçãogeométrica dos hidrogênios sobre um carbono com aqueles sobre o outro carbono. Osdiferentes arranjos de átomos que resultam dessa rotação são chamadosconformações, e uma conformação específica é denominada confômero (isômeroconformacional). Experimentos mostram que há uma pequena (2,9 kcal mol -1 ) barreirade rotação e que algumas conformações são mais estáveis que as outras. Aconformação mais estável, de energia mais baixa é aquela na qual todas as seisligações C-H estão tão distantes quanto possíveis uma das outras – conformaçãoestrela. A conformação menos estável, de energia mais alta, é aquela na qual as seisligações C-H estão tão próximas quanto possíveis – conformação eclipsada. 10 Comoestá ilustrado na figura abaixo.11Figura 89 - Energia potencial como função do ângulo de rotação para o etano 1010 McMurry, J., p. 100, 2006.11 Carey, F. A.& Sundberg, R. J. 2007.

Computação para Química71ExercícioUtilizando o HyperChem é possível simular um gráfico de energiapotencial versus rotação da ligação.1. Construa a molécula C 2 H 5 F, otimize a geometria com o método MM. Qual aconformação gerada? É a mais estável?Figura 902. Selecione o ângulo de torção;3. Calcule a curva de energia potencial: computepotentialpotential plot (0 a360º) OK!Figura 91

72 DQ/CCEN/UFPB4. A partir do gráfico gerado, identifique as conformações eclipsadas ou estreladas,com os respectivos ângulos de torção, que correspondem aos confôrmeros demaior e menor energia.Figura 925. Faça um gráfico de energia potencial versus rotação do ângulo de ligação para opropano.

Computação para Química737. - ReferênciasApostila de Hardware. Fundação IDEPAC. Disponível em: