Estrutura curricular - PPGQ

Introdução. Características gerais da análise multivariada. Tipos de variáveis. Notação. Revisão de álgebra linear e de estatística. Análise exploratória. Visualização dos dados. Análise de componentes principais. Análise de agrupamentos hierárquica. Análise classificatória. Método dos vizinhos mais próximos. Modelagem de analogia de classe por similaridade (SIMCA). Calibração. Regressão linear múltipla. Regressão em componentes principais. Regressão por mínimos quadrados parciais. Tópicos adicionais.

Introdução aos biossensores; Histórico do desenvolvimento dos biossensores; Biorreceptores e bioafinidade; Sistemas de Transdução; Estratégias de imobilização; Técnicas eletroquímicas empregadas no estudo de biossensores; Biossensores enzimáticos; Imunossensores; Genossensores; Outros tipos de biossensores; Aplicações dos biossensores em análises clínicas, saúde, alimentar, ambientais, farmacêuticas e outras; Análises críticas dos aspectos de viabilidade: custo, praticidade, robustez e eficiência; Inovações tecnológicas e perspectivas.

Conceitos básicos (revisão); Análises de resultados cinéticos; Energias de Ativação; Teorias de Velocidades de Reações; Reações Elementares em Solução; Reações sobre Superfícies.

Introdução a Sistemas Coloidais e Interfaces / Forças Intermoleculares / Estabilidade Coloidal. / Estrutura e termodinâmica de interfaces líquidas. / Auto-agregação em solução e em interfaces / Organização em interfaces / Energia superficial de sólidos/ Caracterização de sistemas coloidais e superfícies.

Sólidos. Espalhamento de raios X. Experimento de difração de raios X. Padrão de difração de raios X. Análise de dados de difração de raios X. Método de Rietveld.

1. Fundamentos de Eletrostática, Constante Dielétrica e os Potenciais de Interface. Conceitos de interfaces idealmente polarizadas e idealmente não polarizadas. Conceito de Dupla Camada Elétrica e os modelos de Helmholtz-Perrin, Gouy-Chapman, Stern e Grahame para interfaces planas. Medidas e interpretação da Capacitância Interfacial;
2. Potenciais de Eletrodo, suas medidas e a origem da força eletromotriz em pilhas. Pilhas em equilíbrio, energia livre de Gibbs e as funções termodinâmicas em termos do coeficiente de temperatura da pilha;
3. Condição de Equilíbrio, equação de Nernst e a atividade do soluto em soluções eletrolíticas. Teoria de Debye-Hückel para eletrólitos diluídos e o cálculo teórico do coeficiente de atividade dos íons. Equações semi-empíricas de Davies, Guggenheim e Robinson-Stokes para o cálculo do coeficiente de atividade iônico;
4. Condições de não-equilíbrio e o modelo de Kohlrausch para a condutividade eletrolítica em eletrólitos totalmente ionizados e diluídos. Lei de Walden e a viscosidade. Conceito de migração iônica e o número de transporte. Equação de Debye-Hückel-Onsanger para a condutividade dos eletrólitos diluídos. Ionização parcial e a teoria de Ostwald. Equação geral de Nersnt-Planck para o fenômeno de transporte difusivo-migratório-convectivo. Equação de Einstein para a difusão laminar de íons em meio viscoso;
5. O modelo para a transferência de elétrons na interface eletrodo/solução conforme Butler-Volmer-Érdey-Grúz (BVEG) mediante adaptação da equação de Eyring. Corrente de troca e coeficiente de transferência de carga como parâmetros cinéticos. Modelo de Marcus-Levich e a Energia de Reorganização do solvente para reações de esfera externa;
6. Gradiente de concentração próximo à interface e a camada difusional idealizada de Nernst. Coeficiente de transporte de massa e a expansão da camada difusional em sistemas estacionários em regime laminar. Conceito de corrente limite. Correção da equação de BVEG para a influência da difusão;
7. Soluções de equações diferenciais parciais usando a Transformada de Laplace em casos envolvendo a segunda Lei de Fick da Difusão para diferentes condições iniciais e de contorno;
8. Estudo de sistemas controlados por difusão e os principais modelos para as diferentes Técnicas Eletroquímicas: Cottrell (cronoamperometria), Sand (cronopotenciometria), Randles-Sevcik (Voltametria Linear e Cíclica) e Randles-Erschler (Espectroscopia de Impedância Eletroquímica).
9. Estudo Cinético usando as Técnicas Eletroquímicas e o acoplamento da transferência eletrônica com o transporte de massa nos casos quase-reversíveis. Modelos reacionais de Matsuda-Ayabe, Delahay, Vielstich-Gerischer, Nicholson-Shain e Randles-Erchler-Sluyters. Modelo de Koutecky-Levich para o eletrodo de disco rotatório e os estudos cinéticos na presença de transporte de massa difusivo-convectivo em regime laminar.
10. Modificação do circuito de Randles-Erschler e os modelos de difusão linear em barreiras finitas bloqueadas e não bloqueadas usados em baterias de intercalação e supercapacitores.

Classificação dos modelos de reatores e a caracterização de reatores eletroquímicos. Termodinâmica de processos eletrolíticos. Reações e o processo da conversão em reatores. Modos de operação de reatores.

Desenvolvimento da mecânica quântica. Equação de Schrödinger independente do tempo e dependente do tempo. Solução da equação de Schröndiger para a partícula na caixa. Conceito de operadores e valores esperados. Teoremas da mecânica quântica. Solução exata da equação de Schrödinger para o átomo de hidrogênio. Método variacional. Princípio de Pauli e o spin eletrônico. Átomos multieletrônicos. Métodos de estruturas eletrônicas para sistemas moleculares.

Interfaces eletrificadas e potenciais de superfície. Modelos de interface para a dupla camada elétrica de eletrodos planos metálicos. Capacitância interfacial e rugosidade da superfície. Transferência de carga na interface eletrodo/solução. Controle cinético por ativação e por transporte de massa. Reatâncias capacitivas e a resistência com perturbações periódicas senoidais. Modelos de Circuitos para interfaces. Fenômeno da dispersão da frequência para superfícies não planares.

Técnicas cromatográficas. Parâmetros para avaliação da eficiência de separação. Cromatografia em Fase Gasosa: Introdução. Princípios Teóricos de Cromatografia de Gás; Seleção de colunas para Cromatografia de Gás; Detectores para CG Análise Qualitativa e Quantitativa. Aplicações da Cromatografia em Fase Gasosa. Cromatografia em Fase Líquida de Alto Desempenho: Introdução; Evolução das colunas cromatográficas para CLAE; Desenvolvimento de métodos para HPLC; Detectores para CLAE; Análise Qualitativa e Quantitativa; Aplicações da Cromatografia Líquida de Alta Pressão. Espectrometria de Massas acoplada à Cromatografia líquida e gasosa. Fundamentos e Aplicações de Espectrometria de Massas (EM).

Amplificadores Operacionais; Sinal e Ruído; Introdução aos Métodos Espectroscópicos; Instrumentação Óptica; Espectrometria de Absorção, Emissão e Fluorescência Atômica; Espectroscopia de Absorção Molecular no UV-Vis; Espectroscopia de Luminescência Molecular; Preparo de Amostras para Análises Espectroscópicas.

Elucidação da estrutura de compostos orgânicos pela análise dos dados obtida por:
- Espectroscopia na região ultravioleta e do visível (UV-VIS),
- Espectroscopia na região do infravermelho (FTIR),
- Espectrometria de massas (EM)
- Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio e Carbono (RMN de 1H e 13C).

Principais caminhos de biossíntese. Origem de substâncias orgânicas naturais. Processos metabólicos secundários a partir das unidades de formação: via acetato, chiquimato, mevalonato e desoxixilulose fosfato. Metabólitos de origem mista. Alcalóides. Propriedades químicas, atividades farmacológicas e papel ecológico de metabólitos secundários (interações planta-planta).

Aspectos Gerais da Química Orgânica: Ligações químicas, ressonância, tautomerismo, aromaticidade. Ácidos e bases. Análise Conformacional. Estereoquímica. Espécies Intermediárias em Reações Orgânicas. Ácidos e bases. Reações de substituição. Reações de adição à ligações múltiplas carbono-carbono e carbono-heteroátomo. Reações de eliminação e rearranjo. Oxidação e Redução.
A disciplina também ofertada ao doutorado.
O aluno deve cursar pelo menos uma disciplina `avançada`

As bases da análise retrossintética. Formação de ligações carbono-carbono. Formação de duplas carbono-carbono. Reações de Diels-Alder e correlatas. Reações em ligações C-H inativas. Aplicações sintéticas de organoboranos e organossilanos. Métodos de oxidação e redução em síntese orgânica. Grupos protetores.

Introdução e classificação dos sistemas automatizados de análise; Instrumentação dos sistemas automatizados; Análise por Injeção em Fluxo e tipos de detectores eletroquímicos (FIA); Análise por Injeção em Batelada e tipos de detectores eletroquímicos (BIA); outros sistemas em fluxo e tipos de detectores.

Preparação de amostras e escolha de solventes. Simulação de espectros e trenamento no espectrômetro de RMN FOURIER 300. Estudos de RMN dinâmica. Técnicas avançadas de RMN 1D e 2D. Aplicações das técnicas avançadas na atribuição dos sinais dos diferentes classes de substâncias orgânicas.

Aspectos de estrutura da matéria e fenômenos físico-químicos relacionados às técnicas de caracterização de materiais sólidos, com particular ênfase em interações da radiação com a matéria e transições entre estados quânticos. Introdução às técnicas: difração de raios X, microscopia eletrônica, ressonância magnética eletrônica, ressonância magnética nuclear, espectroscopia de elétrons, espectroscopia no infravermelho e análises térmicas de materiais.

Introdução às Técnicas Eletroquímicas e suas aplicações; Potenciometria; Técnicas cronométricas; Técnicas de varredura de potencial; Técnicas hidrodinâmicas; Técnicas de Pulso; Técnicas de Redissolução; Espectroscopia de Impedância Eletroquímica; Atividades Experimentais.

Bioprospecção de novos produtos naturais para emprego nas indústrias farmacêutica, cosmética e de insumos agrícolas. Métodos de extração. Tipos de extratos. Métodos de isolamento e purificação de produtos naturais. Métodos de identificação de metabólitos secundários. Marcadores químicos. Marcadores quimiotaxonômicos. Triagem fitoquímica.

Tópicos novos apresentados por membros do corpo docente ou por professores convidados. A ementa é variável, atendendo a demanda específica de projetos de pesquisa na área de Físico-Química, em desenvolvimento junto ao Programa de Pós-Graduação em Química da UFVJM. EMENTA APLICADA NO SEGUNDO SEMESTRE DE 2012 Ressonância de Plásmon de Superfície:

Definições de empreendedorismo, empreendorismo social, economia solidária e economia circular e conceitos relacionados. Definições de ciência, tecnologia, inovação e conceitos relacionados. Empresas incubadas, startups, incubadoras de empresas, aceleradoras  de negócios e conceitos relacionados. Perfil e características  do empreendedor. Identificação de problemas da sociedade e oportunidades de negócios pelos alunos em suas áreas de pesquisa. Elaboração do Business Model Canvas. Definição do Segmento de Clientes, da Proposta de Valor dos Canais  de Relacionamento, das Fontes de Renda, dos  Recursos Chave, das Atividades chave, das Atividades Chave e da estrutura  de Custos para a oportunidade  de negócios identificada. Plano de negócios: Plano de produto/serviço, Introdução a Plano de marketing, Introdução a plano financeiro. Elaboração de plano de negócios para a oportunidade identificada. Apresentação de plano de negócios: o formato Pitch. Elaboração do Pitch para a oportunidade de negócio identificada.
 

Conceitos básicos em biomateriais. Metais, cerâmicas, polímeros e compósitos como biomateriais. Elementos de citologia e histologia. Propriedades de tecidos naturais. Interações físico-químicas dos tecidos-biomateriais. Biocompatibilidade e toxicologia. Testes de Biomateriais. Aplicações de biomateriais. Esterilização, regulamentação e ética. Materiais usados em medicina. Técnicas de caracterização de biomateriais. Biomateriais funcionais. Aspectos práticos no uso de biomateriais.

 Introdução à Evolução das espécies: Teoria da Evolução (Lamarck e Darwin), Árvore Filogenética, Uso da ferramenta online Blastn. • Diferenciação do DNA: Mutações, Códon genético. • Produção de Oligopeptídeos: Enzimas (sítio catalítico e especificidade) de restrição, proteases e RNAases; Conservação de domínios, pré-sequência e pró-sequência; Uso da ferramenta online Blastp. • Oligopeptídeos: características da subunidade monomérica (aminoácido); ligação peptídica e seus efeitos na conformação de oligopeptídeos, conformação cis / trans, diagrama de Ramachandram; Uso da ferramenta online ProtParam, Modeler e HeliQuest; análise de resultados obtidos por meio das técnicas de Espectroscopia de Massa, Dicroísmo Circular e Ressonância Magnética Nuclear.

Análise e Caracterização de Materiais, Interfaces e Recobrimentos. Análise de Falha e Defeitos. Avaliação de morfologia tridimensional (GISAX, micro-tomografia e outros). Fluorescência de raios-X (XRF), espectrometria de absorção atômica (AA), plasma induzido acoplado (ICP) e espectrometria de emissão. Espalhamento Dinâmico de Luz (DLS). Potencial Zeta. Espalhamento Raman. BET. Porosimetria de Mercúrio.

Corrosão. Oxidação e redução. Formas (ou tipos) de corrosão. Mecanismos básicos da corrosão. Fatores que favorecem a corrosão metálica. Corrosão associada a fatores mecânicos. Ação corrosiva da água. Formas ou medidas de combate à corrosão. Ensaios eletroquímicos aplicados a estudo de corrosão. Testes de estudo de propriedades de corrosão dos metais.

Práticas de ensaios perda de massa por imersão e testes eletroquímicos aplicados a estudo de corrosão (Impedância e polarização potenciodinâmica em ligas de aço).

Fotocatálise, fotocatálise heterogênea, definições, fundamentos e design. Aplicações em tecnologias ambientais (remediação de água e ar). Aplicações em conversão de energia.

Conceitos e definições fundamentais no estudo de polímeros. Sistemas poliméricos: classificação, propriedades gerais e técnicas de polimerização. Processos de transformação e técnicas de caracterização de polímeros. Aplicações de materiais poliméricos.

Conceitos e fundamentos de extração em fase sólida, microextração em fase sólida, aplicações. Conceitos e fundamentos de extração líquido-líquido, microextração líquido-líquido, aplicações. Sistemas Aquosos Bifásicos, fundamentos e aplicações.

Introdução aos Métodos Eletroanalíticos; Métodos Potenciométricos; Métodos condutimétricos; Métodos Coulométricos; Métodos voltamétricos; Métodos Amperométricos; Métodos de Redissolução. Métodos impedimétricos; Atividades Experimentais.

Conceitos e fundamentos de micro e nanotecnologia. Classificação e propriedades. Síntese de nanoestruturas: bottom-up e top-down. Técnicas de caracterização em escala nanométrica. Nanotecnologia aplicada à diversos setores industriais: nanoemulsões, nanocápsulas, nanosensores, nanocompósitos, nanocosméticos, nanofármacos. Aspectos relacionados aos riscos, regulamentação e legislação. Perspectivas do desenvolvimento futuro da nanotecnologia aplicada.
 

Conceito de propriedade intelectual; Informação tecnológica. Base de dados de patentes nacionais e internacionais; Redação de patentes e busca de anterioridade. Processo de transferência de tecnologia e negociação.
 

Simetria molecular. Teoria de grupo. Aplicações da simetria molecular: ligações químicas e espectroscopias.

Introdução e classificação dos sistemas automatizados de análise; Instrumentação dos sistemas automatizados; Análise por Injeção em Fluxo e tipos de detectores eletroquímicos (FIA); Análise por Injeção em Batelada e tipos de detectores eletroquímicos (BIA); Outros sistemas em fluxo e tipos de detectores.

Tópicos novos apresentados por membros do corpo docente ou por professores convidados. A ementa é variável, atendendo a demanda específica de projetos de pesquisa na área de Química Analítica, em desenvolvimento junto ao Programa de Pós-Graduação em Química da UFVJM.