Esse curso contempla aplicações da teoria do eletromagnetismo e princípios da termodinâmica para descrever interações entre moléculas ou partículas e relacionar como essas interações influenciam na organização microscópica dessas moléculas ou partículas e em propriedades macroscópicas.i) Descrever qualitativamente as características comuns aos materiais que são classificados como matéria mole, do ponto de vista de interações moleculares e propriedades macroscópicas. ii) Descrever quantitativamente as interações moleculares, interações eletrostáticas e de van der Waals. iii) Estabelecer correlação entre estrutura e interações microscópicas com propriedades macroscópicas.iv) Estabelecer uma correlação entre a termodinâmica e as interações moleculares, estados de equilíbrio termodinâmico e cinético.v) Apresentar técnicas experimentais para determinação de forças entre moléculas, partículas e superfícies.
1.Introdução, Sistemas auto-organizados, a matéria mole e a biologia.Descrição qualitativa das interações responsáveis pela formação deestruturas supramoleculares, descrição dessas estruturas e exemplos.Aplicações na biologia, indústria, e nano-engenharia. Parte I:Interações entre moléculas. 1. Interações eletrostáticas. 2. Forçasde Van der Waals. 3. Interações especiais. Parte II: Forças entrepartículas e superfícies. 1. Conceitos básicos - Estruturas coloidaise colóides de associação. 2. Interações entre partículas: Formação da dupla camada; Forças de van der Waals; Estabilidade dos colóides.
1.Introdução, Sistemas auto-organizados, a matéria mole e a biologia Apresentação qualitativa do que será abordado no curso, procurando destacar a relação entre as interações moleculares e propriedades macroscópicas.Descrição qualitativa das interações responsáveis pela formação de estruturas supramoleculares, descrição dessas estruturas e exemplos. Aplicações na biologia, indústria, e nano-engenharia.- Estruturas supramoleculares- Propriedades de moléculas anfifílicas- tensoativos e lipídios- Agregados de moléculas anfifílicas- Exemplos: micelas, membrana celular- Polímeros- Partículas coloidais- Cristais líquidosRef. 3- cap.1, Ref.1, cap. 1, Ref. 3 – cap.8, Ref. 5, Ref. 6Parte I: Interações entre moléculas1. Interações eletrostáticasligação covalente,interação carga-carga, alcanceíons- energia, solubilidadeinterações entre moléculas polares, auto energia de dipolo, polarizabilidadeinteração entre dipolo induzido-dipolo induzido, alcance, interação íon-dipolo, dipolo-dipolo, efeitos de solvente, Ref. 1- caps. 3,4,52. Forças de van der Waals origem da força entre moléculas neutras (forças de London), equação de Londonalcance em sólidos e líquidos,equação de estado de van der Waals, transição líquido-gás e líquido-sólido, forças de van der Waals entre moléculas polaresteoria geral, forças der van der Waals em um meio,propriedades (não aditividade, efeito de retardação, anisotropia)Ref. 1- cap.63. Interações especiais ligações de hidrogênio, modelos de água, efeitos hidrofóbico-hidrofílico Ref. 1- caps. 8Parte II: Forças entre partículas e superfícies1. Conceitos básicos - Estruturas coloidais e colóides de associaçãoComparação entre forças intermoleculares e forças entre partículas, e forças entre superfíciesSuspensões coloidaisFormação de micelas - concentração micelar críticaFormas de empacotamento – relação com a estrutura das moléculasMembranas biológicas- lipossomasExemplos- aplicaçõesRef.2-cap 8 2. Interações entre partículas 2.1 Formação da dupla camadaInterações eletrostática, modelo de capacitor, camada difusa, Equação de Poisson-Boltzmann- aproximações (Debye-Hückel, Gouy-Chapmann) - potencial eletrostático de superfície, discussão sobre alcance, aplicações2.2. Forças de van der Waals, origem, discussão sobre as diferentes contribuições, cálculo para corpos macroscópicos, efeitos do meio, 2.3 Estabilidade dos colóidesDLVO,discussão sobre processos de coalescência, coagulação, Ref. 2-caps 10,11,13
1.Intermolecular and surface forces, J. Israelachivili2.Principles of colloid and surface chemistry – P. C. Hiemenz , R. Rajagopalan3.Physique de membranes et de polymères biologiques- L. Auvray, F. Devreux, B. Duplantier4.Introdução à química dos colóides e de superfícies, D. J. Shaw5.Hamley IW, Introduction to Soft Matter, John Wiley & Sons, LTD, 20056.Jones RAL, Soft Consensed Matter, Oxford University Press, 2002