UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE
Decanato Acadêmico
Unidade Universitária:
Escola de Engenharia
Curso:
Química
Disciplina:
Química Quântica e Radioquímica
Professor(es):
Enéas Furtado de Araujo
Carga horária:
( 4 ) Teórica
( ) Prática
Ementa:
Núcleo Temático:
Química Teórica e Experimental
Código da Disciplina:
06018025
DRT:
Etapa:
108787-2 8ª
Semestre Letivo:
1º Semestre de 2013
A disciplina visa apresentar as bases da teoria quântica e sua importância no
estabelecimento da estrutura atômico-molecular com destaque aos fenômenos que a física e a
química ditas clássicas não conseguiam explicar, bem como as atuais interpretações desses
fenômenos fundamentados no conceito de quantum de energia, estudar a aplicação da teoria
quântica para a eletrosfera e núcleo atômico, sua estrutura, os fenômenos mais importantes
associados com a estabilidade nuclear, as principais características dos núcleos atômicos que
emitem radiações assim como as formas mais adequadas de utilização desses radionuclídeos em
química, estudar as formas de interação das radiações com a matéria, os processos utilizados para
detecção e medição e efeitos provocados pelas radiações, bem como os métodos analíticos
empregados pela Radioquímica, desde análises radiométricas em geral, a análise por diluição
isotópica como a análise por ativação neutrônica.
Objetivos:
Conceitos
Procedimentos e Habilidades
Atitudes e Valores
Analisar e interpretar a
Química Quântica como ciência:
sua importância no estudo
estrutura atômico-molecular da
matéria;
Elaborar
relações
matemáticas,
desenvolver
tópicos
qualitativos
e
demonstrar a evolução histórica
dos
principais
fenômenos
explicados pela teoria quântica;
Respeitar
o
meio
ambiente por meio do estudo da
teoria
quântica
e
sua
importância no conhecimento
das principais características
atômico-moleculares
da
matéria;
Analisar e interpretar a
Radioquímica como ciência: sua
Elaborar
relações
importância
como
método matemáticas e desenvolver
químico analítico; e
tópicos em relação às formas
de interação das radiações com
Reconhecer conceitos e a matéria, assim como sobre os
grandezas relacionadas com a métodos radioquímicos, desde
eletrosfera e o núcleo atômico, as análises radiométricas, a
a instabilidade nuclear e a análise por diluição isotópica, e
utilização de radionuclídeos em a análise por ativação.
Química Analítica.
Ser
consciente
da
importância do uso de materiais
que
preservem
o
meio
ambiente;
Agir e preocupar-se em
atuar
em
equipe
no
desenvolvimento dos trabalhos
acadêmicos.
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Decanato Acadêmico
Conteúdo Programático:
1
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A química pré-quântica: as leis experimentais da química, as teorias atômica e molecular, a
física pré-quântica: as leis da física clássica da mecânica, do eletromagnetismo, da
termodinâmica, as grandes descobertas – os raios X, a radioatividade, e o elétron.
As limitações na interpretação dos fenômenos relacionados aos espectros atômicos
descontínuos de absorção e emissão dos gases, aos raios catódicos, aos efeitos fotoelétrico
e termiônico, e aos espectros contínuos dos sólidos, a radiação térmica, e a hipótese
quântica.
A luz como um fenômeno corpuscular e ondulatório, a interpretação quântica do efeito
fotoelétrico por Einstein, o átomo nucleado de Rutherford, a interpretação quântica do
espectro do hidrogênio e o modelo atômico de Bohr, e a interpretação quântica do efeito
Compton.
A teoria da relatividade restrita, a interpretação quântica do movimento de partículas por De
Broglie, a dualidade onda-partícula, o princípio da incerteza de Heisenberg, o princípio da
complementaridade de Bohr, as funções de onda de Schrödinger, e as de probabilidade de
Born.
A teoria quântica aplicada à química, os movimentos quânticos de partículas, a translação
numa caixa e o tunelamento, o movimento vibracional e os níveis de energia, os
movimentos de rotação e o spin.
A estrutura atômico-molecular e a interpretação dos espectros atômicos dos átomos de
hidrogênio, de átomos hidrogenóides, de átomos polieletrônicos, e o espectro atômico de
átomos complexos, as teorias do orbital molecular, das bandas nos sólidos, e da simetria
molecular.
A Radioquímica como ciência e interfaces com a Química Nuclear, a Química das
Radiações, e a Fotoquímica, importância da Radioquímica, a desintegração radioativa, os
tipos de decaimento radioativo, decaimentos ramificado e sucessivo, a lei do decaimento
radioativo.
A estrutura nuclear, energia de ligação, números mágicos, critério da paridade, e o modelo
nuclear em camadas, a barreira coulombiana, os números quânticos nucleares, estabilidade
nuclear, análise e previsão do tipo de decaimento de um radionuclídeo.
As reações nucleares, classificação geral, reações de espalhamento elástico e inelástico, as
reações de absorção, captura, fusão e fissão, o núcleo composto, a energética das reações
nucleares, reações endoérgicas e exoérgicas, a energia do limiar, a seção de choque.
A detecção e a medida das radiações de partículas carregadas, de partículas não
carregadas; e de fótons, a quantificação das radiações produzidas por radionuclídeos, a
atividade e a dosagem, a dose absorvida e a dose equivalente, a dose máxima permissível.
O método dos radiotraçadores e análises radiométricas, atividade e velocidade de
contagem, eficiência de contagem, análises com feixe de íons e por diluição isotópica,
aplicações da radioquímica na indústria e na medicina nuclear.
A análise por ativação neutrônica e fotônica, o uso de aceleradores de partículas e reatores
nucleares, o ciclo do combustível nuclear e os reatores nucleares, tempo de irradiação,
tempo de saturação e tempo de decaimento.
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Metodologia:
1
Aulas expositivas teóricas em sala de aula com utilização do quadro e/ou recursos
audiovisuais.
2
Exercícios de aplicação para fixação de conceitos teóricos.
3
Trabalhos de pesquisa em atividades extraclasse para exploração de tópicos adicionais e
complementação de conceitos teóricos abordados em sala.
Critério de Avaliação:
1
A avaliação da disciplina será realizada por meio de provas escritas intermediárias e uma
prova escrita final, bem como pela realização de trabalhos de pesquisa.
2
A Média Final, MF, para aprovação do aluno será constituída de uma Média Intermediária,
MI, e uma Prova de Avaliação Final Escrita, PAFE, correspondendo a cinquenta por cento
da Média Final e aplicada no final do curso, ou seja:
MF  MI  0,5  PAFE
3
A Média Intermediária, MI, é determinada no decorrer do período letivo e é constituída de
duas notas, A e B, com pesos diferentes:
MI  0,3  A  0,2  B
4
A nota A é denominada de Prova de Avaliação Intermediária Escrita, PAIE, e representa
trinta por cento da média final para aprovação.
5
Já a nota B, que equivale a vinte por cento da média final para aprovação, envolve a média
aritmética de duas avaliações realizadas com os alunos, uma escrita e outra na forma de um
trabalho de pesquisa, em que além da valorização do trabalho propriamente dito também se
vai considerar o interesse, desempenho e aplicação do aluno no transcorrer do curso.
6
O aluno que obtiver a média MF maior ou igual a 6,0, com frequência na disciplina igual ou
superior a 75% estará aprovado. Se MF for menor que 6,0 conforme a especificação acima,
ou se o aluno não tiver a frequência exigida, o mesmo estará reprovado.
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Bibliografia Básica:
1
HOLLAUER, E. Química quântica, LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora, Rio de
Janeiro, 2007.
2
DIAS, J. J. C. T.; Química quântica – fundamentos e métodos, Fundação Calouste
Gulbenkian, Lisboa, Portugal, 1980.
3
ATKINS, P. W. Físico-Química - fundamentos, 3ª ed., LTC - Livros Técnicos e Científicos
Editora. Rio de Janeiro, 2003.
Bibliografia Complementar:
1
TRSIC, M. e Pinto, S. M. F. Química quântica - Fundamentos e aplicações, Editora Manole,
Barueri, São Paulo, 2009.
2
TIPLER, P. A.; e LLEWELLYN, R. A.; Física moderna, 3ª ed., LTC - Livros Técnicos e
Científicos Editora, Rio de Janeiro, 2001.
3
ATKINS, P. W., Físico-química, 7ª ed., 3 vol., Rio de Janeiro, LTC – Livros Técnicos e
Científicos Editora, 2004.
4
BRAGA, J. P. Fundamentos de Química Quântica, Editora UFV, Viçosa, Minas Gerais, 2007.
5
FRIEDLANDER, G.; KENNEDY, J. W.; MACIAS, E. S. e MILLER, J. M. Nuclear and
Radiochemistry, 3a ed., John Wiley and Sons, Nova Iorque, 1981.
6
McKAY, H. A. C. Principles of Radiochemistry, 1ª ed., Butterworth Publishers, Londres,
1971.
7
KELLER, C. Radiochemistry, 1ª ed., Ellis Horwood Limited, Chichester, 1988.
8
EHMANN, W. D. e VANCE, D. E. Radiochemistry and Nuclear Methods of Analysis, 1ª ed.,
John Wiley and Sons, Nova Iorque, 1991.
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