Programa de Química GATE

Seções / unidades	Tópicos
Section A	Physical Chemistry
Unidade 1	Estrutura
Unidade 2	Equilíbrio
Unidade 3	Cinética
Unidade 4	Superfícies e interfaces
Section B	Inorganic Chemistry
Unidade 1	Elementos do Grupo Principal
Unidade 2	Elementos de Transição
Unidade 3	Lantanídeos e Actinídeos
Unidade 4	Organometálicos
Unidade 5	Radioatividade
Unidade 6	Química Bioinorgânica
Unidade 7	Sólidos
Unidade 8	Métodos Instrumentais de Análise
Section C	Organic Chemistry
Unidade 1	Estereoquímica
Unidade 2	Mecanismos de Reação
Unidade 3	Síntese Orgânica
Unidade 4	Reações Pericíclicas e Fotoquímica
Unidade 5	Compostos Heterocíclicos
Unidade 6	Biomoléculas
Unidade 7	Espectroscopia

Programa do curso

Section A: Physical Chemistry

Unit 1: Structure

Postulados da mecânica quântica
Equações de Schrödinger dependentes e independentes do tempo
Interpretação nascida
Partícula em uma caixa
Oscilador harmônico
Rotor rígido
Átomo de hidrogênio: orbitais atômicos
Átomos multi-elétrons: aproximação orbital
Variação e técnicas de perturbação de primeira ordem
Ligação química: teoria da ligação de valência e teoria LCAO-MO
Orbitais híbridos
Aplicações de LCAO-MOT a H ₂₊ , H ₂ e outras moléculas diatômicas homonucleares, moléculas diatômicas heteronucleares como HF, CO, NO e a sistemas π - elétrons simples deslocalizados
Aproximação de Huckel e sua aplicação a π anular - sistemas de elétrons
Elementos e operações de simetria
Grupos de pontos e tabelas de caracteres
Origem das regras de seleção para espectroscopia rotacional, vibracional, eletrônica e Raman de moléculas diatômicas e poliatômicas
Coeficientes de Einstein
Relação do momento de transição integral com o coeficiente de extinção molar e a força do oscilador
Princípios básicos da ressonância magnética nuclear: fator g nuclear, mudança química, acoplamento nuclear

Unit 2: Equilibrium

Leis da termodinâmica
Estados padrão
Thermochemistry
Funções termodinâmicas e seus relacionamentos -
- Relações Gibbs-Helmholtz e Maxwell
- Equação de Van't Hoff
Critérios de espontaneidade e equilíbrio
Entropia absoluta
Quantidades molares parciais
Termodinâmica da mistura
Potencial químico
Fugacidade, atividade e coeficientes de atividade
Equilíbrio químico
Dependência da constante de equilíbrio da temperatura e pressão
Soluções não ideais
Mobilidade iônica e condutividade
Lei de limitação de Debye-Huckel
Equação Debye-Huckel-Onsager
Potenciais de eletrodo padrão e células eletroquímicas
Titulações potenciométricas e condutométricas
Regra de fase
Equação de Clausius Clapeyron
Diagrama de fases de sistemas de um componente: CO ₂ , H ₂ O, S
Sistemas de dois componentes -
- Sistema líquido-vapor
- Sistema líquido-líquido
- Sistemas sólido-líquido
Destilação fraccionada
Azeotrópicos e eutéticos
Termodinâmica estatística -
- Conjuntos microcanônicos e canônicos
- Distribuição Boltzmann
- Funções de partição
- Propriedades termodinâmicas

Unit 3: Kinetics

Teoria do estado de transição -
- Equação de Eyring
- Aspectos termodinâmicos
Superfícies de energia potencial e trajetórias clássicas
Reações elementares, paralelas, opostas e consecutivas
Aproximação de estado estacionário
Mecanismos de reações complexas
Reações unimoleculares
Cinética de polimerização e catálise enzimática
Cinética de reação rápida: métodos de relaxamento e fluxo
Cinética dos processos fotoquímicos e fotofísicos

Unit 4: Surfaces and Interfaces

Fiseorção e quimissorção
Isotermas Langmuir, Freundlich e BET
Catálise de superfície: mecanismo Langmuir-Hinshelwood
Tensão superficial, viscosidade
Self-assembly
Físico-química de coloides, micelas e macromoléculas

Section B: Inorganic Chemistry

Unit 1: Main Group Elements

Hidretos, haletos, óxidos, oxoácidos, nitretos, sulfetos - formas e reatividade
Estrutura e ligação de boranos, carboranos, silicones, silicatos, nitreto de boro, borazinas e fosfazenos
Alótropos de carbono
Química de gases nobres, pseudohalogênios e compostos interhalogênicos
Conceitos de ácido-base

Unit 2: Transition Elements

Química de coordenação -
- estrutura e isomeria
- Teorias de ligação (VBT, CFT e MOT)
Diagramas de nível de energia em vários campos de cristal, CFSE, aplicações de CFT, distorção Jahn-Teller
Espectros eletrônicos de complexos de metais de transição -
- Símbolos de termos espectroscópicos
- Regras de seleção
- Diagramas de Orgel
- Espectro de transferência de carga
Propriedades magnéticas de complexos de metais de transição
Mecanismos de reação -
- Estabilidade cinética e termodinâmica
- Reações de substituição e redox

Unit 3: Lanthanides and Actinides

Recovery
Propriedades periódicas
Propriedades Spectra
Propriedades magneticas

Unit 4: Organometallics

Regra dos 18 elétrons
- metal-alkyl
- metal-carbonyl
- complexos de metal-olefina e metalcarbeno
- metallocenes
Fluxionalidade em complexos organometálicos
Tipos de reações organometálicas
Catálise homogênea -
- Hydrogenation
- Hydroformylation
- Síntese de ácido acético
- Oxidação de metátese e olefina
Catálise heterogênea -
- Reação Fischer-Tropsch
- Polimerização Ziegler-Natta

Unit 5: Radioactivity

Processos de decadência
Meia-vida de elementos radioativos
Processos de fissão e fusão

Unit 6: Bioinorganic Chemistry

Transporte de íons (Na ⁺ e K ⁺ )
Ligação de oxigênio
Transporte e utilização
Reações de transferência de elétrons
Fixação de nitrogênio
Metaloenzimas contendo -
- Magnesium
- Molybdenum
- Iron
- Cobalt
- Copper
- Zinc

Unit 7: Solids

Sistemas de cristal e redes
Aviões Miller
Embalagem de cristal
Defeitos de cristal
Lei de bragg
Cristais iônicos
Estruturas de compostos do tipo AX, AX2, ABX3
Spinels
Teoria da banda
Metals
Semiconductors

Unit 8: Instrumental Methods of Analysis

Espectrofotometria UV-visível
Espectroscopia de NMR e ESR
Espectrometria de massa
Cromatografia incluindo GC e HPLC
Métodos eletroanalíticos -
- Polarography
- Voltametria cíclica
- Eletrodos íon-seletivos
Métodos termoanalíticos

Section C: Organic Chemistry

Unit 1: Stereochemistry

Quiralidade de moléculas orgânicas com ou sem centros quirais e determinação de suas configurações absolutas
Estereoquímica relativa em compostos com mais de um centro estereogênico
Átomos, grupos e faces homotópicas, enantiotópicas e diastereotópicas
Síntese estereosseletiva e estereoespecífica
Análise conformacional de compostos acíclicos e cíclicos
Isomeria geométrica
Efeitos configuracionais e conformacionais e participação do grupo vizinho na reatividade e seletividade / especificidade

Unit 2: Reaction Mechanisms

Conceitos mecanicistas básicos -
- Controle cinético versus controle termodinâmico
- Postulado de Hammond e princípio de Curtin-Hammett
Métodos de determinação dos mecanismos de reação por meio da identificação de produtos, intermediários e marcação isotópica
Reações de substituição nucleofílica e eletrofílica (aromáticas e alifáticas)
Reações de adição a ligações múltiplas de carbono-carbono e carbono-heteroátomo (N, O)
Reações de eliminação
Intermediários reativos -
- Carbocations
- Carbanions
- Carbenes
- Nitrenes
- Arynes
- Radicais livres
Rearranjos moleculares envolvendo átomos deficientes de elétrons

Unit 3: Organic Synthesis

Síntese, reações, mecanismos e seletividade envolvendo as seguintes classes de compostos -
- Alkenes
- Alkynes
- Arenes
- Alcohols
- Phenols
- Aldehydes
- Ketones
- Ácidos carboxílicos
- Esters
- Nitriles
- Halides
- Nitro compostos
- Aminas e amidas
Usos de reagentes à base de Mg, Li, Cu, B, Zn e Si na síntese orgânica
Formação de ligações carbono-carbono por meio de reações de acoplamento - Heck, Suzuki, Stille e Sonogoshira
Conceitos de síntese em várias etapas -
- Análise Retrosintética
- Desconexões estratégicas
- Sintons e equivalentes sintéticos
Reatividade de Umpolung - equivalentes de ânion formil e acil
Seletividade em síntese orgânica - quimio-, regio- e estereosseletividade
Proteção e desproteção de grupos funcionais
Conceitos de síntese assimétrica - resolução (incluindo enzimática), desimetrização e uso de auxiliares quirais
Reações de formação de ligação carbono-carbono através de enolatos (incluindo enolatos de boro), enaminas e éteres sililenólicos.
Reação de adição de Michael
Adição estereosseletiva a grupos C = O (modelos Cram e Felkin-Anh)