Introdução Computação Estudantes Química

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DEPARTAMENTO DE QUÍMICA E EXATAS - DQE 
CAMPUS DE JEQUIÉ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prática - 1 
 
 - INTRUDUÇÃO A COMPUTAÇÃO QUÍMICA – 
 
 Química Inorgânica Experimental 
Curso: Farmácia 
 
 
 
 
 
 
Djalma Menezes de Oliveira 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Campus Jequié 
2011 
 
 
 
 
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Apresentação 
 
 
A área de informática oferece à área de Química muitos recursos em sites e 
softwares utilitários específicos. O objetivo deste roteiro experimental é apresentar 
alguns programas de modo que capacite o estudante para o uso dessas ferramentas e 
sirva de estímulo para a aplicação de outros recursos mais avançados. Atualmente, a 
execução de tarefas como cálculos teóricos e simples atividades de rotina, como um 
relatório de aula prática, se torna mais dinâmica e produtiva com o uso de ferramentas 
computacionais. 
 
Sumário 
 
 
1. Internet 
 Sites essenciais 
2. Planilha eletrônica (Excel) 
 Ambiente de uma planilha 
 Fórmula e funções 
 Plotagem de gráficos 
 Ajustes de curvas 
3. Ferramenta de desenho em química: ChemSketch 
 Reconhecimento do ambiente do programa 
 Desenho de estruturas moleculares 
 Visualização 3D 
 Recursos para laboratório 
 
 
 
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1. Internet para Química 
A internet avançou rapidamente e abrange as várias áreas de conhecimento 
científico. O Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) é 
uma agência do Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT) destinada ao fomento da 
pesquisa científica e tecnológica e à formação de recursos humanos para a pesquisa no 
país. Sua história está diretamente ligada ao desenvolvimento científico e tecnológico 
do Brasil contemporâneo. Página do CNPq: http://www.cnpq.br/. 
Sites essenciais 
Os periódicos indexados apresentam-se como o meio de informação mais 
utilizado no meio acadêmico. Eles apresentam artigos científicos com informações 
mais específicas e detalhadas sobre um determinado assunto. Nem todo este material 
é disponível via internet, mas atualmente mais de 180 instituições pertencentes a 
todos os estados do país (inclusive a UESB) possuem acesso on-line ao Portal de 
Periódicos da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES): 
http://www.periodicos.capes.gov.br/. 
A Revista Química Nova na Escola (QNEsc), com uma periodicidade semestral, 
propõe-se a subsidiar o trabalho, a formação e a atualização da comunidade do Ensino 
de Química brasileiro. Química Nova na Escola é um espaço aberto ao educador, 
suscitando debates e reflexões sobre o ensino e a aprendizagem de química. Nesse 
sentido, a Divisão de Ensino disponibiliza neste portal, na íntegra, e de forma 
totalmente gratuita, todos os artigos publicados além de Cadernos Temáticos e 
também é possível realizar buscas nas as edições já publicadas da revista. Página da 
QNEsc: http://qnesc.sbq.org.br/. 
Outros Sítios Nacionais: UNICAMP (http://www.chemkeys.com/); USP 
(http://gepeq.iq.usp.br/). Para obter mais informações sobre o uso da internet no 
conhecimento científico e outros sítios voltados à química acesse o artigo da revista 
Química Nova na página: http://quimicanova.sbq.org.br/qn/qnol/2008/vol31n2/44-
ED07263.pdf 
 
2. Planilha eletrônica (Excel) 
Planilha Eletrônica 
 
 
 
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O Microsoft Excel é um programa de planilha eletrônica, que permite ao usuário 
realizar 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 envolva 
números. Uma das maiores vantagens da planilha é que você pode tratar uma grande 
quantidade de informações, de forma fácil e rápida. 
Digitando fórmulas 
Cálculo de concentração. Neste exemplo, pretende-se calcular a concentração (mol/L) 
de diversos compostos químicos. Crie uma planilha, de acordo com a Planilha 1 e siga 
o procedimento apresentado. 
Planilha 1 
Entre com os dados dos elementos e suas respectivas massas atômicas, 
pretende-se calcular a massa molecular (g/mol) dos compostos e a concentração de 
uma solução contendo 100g de soluto em 500 mL de água. Como sabemos, para 
calcular a massa molecular do Cloreto de sódio, basta somaras massas atômicas do Na 
e do Cl. Ao realizar a soma na planilha, inserimos o endereço da célula contendo as 
massas atômicas dos elementos Na e Cl. A concentração em mol/L de uma solução 
tem a seguinte expressão: 
C = n/V 
n=número de mol, n=m/M 
V=Volume da solução (L) 
m=massa do soluto (g) 
M=massa molar do soluto (g/mol) 
 
 
 
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Responda: Qual a concentração de uma solução contendo 100g de cloreto de 
sódio em 500 mL de água? Como, no nosso caso, a massa é 100g e o volume é 500 mL 
(0,5 L), escreva uma fórmula que calcule a seguinte expressão: =(100/D2)/0,5. Agora 
complete as células que faltam na planilha. 
Construindo um gráfico 
Na química os gráficos desempenham um importante papel na análise dos 
resultados obtidos em um experimento. Raros são os casos de publicações na área 
química que não possuam ao menos um gráfico. Desta forma a construção de gráficos 
é algo importante a se aprender. Vamos inicialmente aprender a criar um gráfico 
através do Assistente de Gráfico oferecido pelo Microsoft Excel. Utilizaremos como 
exemplo a Planilha 2. 
 
Planilha 2 
 
Procedimentos para inserir um gráfico pelo assistente do Excel: 
(a) Construa a planilha 2. 
(b). Na Barra de ferramentas clique no botão Inserir em seguida 
em Gráfico. (O botão-atalho na barra de ferramentas leva ao mesmo 
assistente). Aparecerá a Janela do Assistente de Gráfico. 
 
 
 
 
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Janela do Assistente de Gráfico 
 
Na 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 conectados 
por linhas”. Clique em Avançar. Na segunda etapa selecionam-se os dados que 
formarão o gráfico. Nessa, existem duas guias de opção: (1) Intervalo de Dados e (2) 
Série. Na guia (1), clique no botão de inserção de dados e selecione as duas colunas de 
dados que formarão o gráfico. No caso, os valores de tempo e temperatura e clique 
novamente no botão de inserção de dados para concluir. O assistente atribuirá 
automaticamente cada coluna a seu respectivo eixo. ATENÇÃO: Essa opção apesar de 
muito prática pode apresentar erros principalmente quanto à escolha dos eixos, 
portanto verifique se os dados estão nos eixos corretos ao utilizá-la. 
 
Guia Intervalo de Dados 
 
 
 
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A guia Série (2) é mais recomendável pelo fato de se escolher os dados que 
formarão cada eixo manualmente. Clique em Adicionar, daí basta clicar no botão de 
inserção de dados 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 o 
nome do gráfico tornando mais prática sua posterior formatação, prima Avançar. 
 
Guia Série (2) 
 
Na próxima etapa adicionam-se as legendas e titulo do gráfico. Além disso, temos 
uma visão antecipada de como o gráfico ficará quando concluído. As demais guias 
desta etapa oferecem opções como adição de linhas de grade e posição das legendas 
do gráfico. Prima Avançar. 
 
Guia Título do gráfico 
 
 
 
 
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A última etapa seleciona-se se onde o gráfico será adicionado (Guia Posicionar 
gráfico). Se em uma nova planilha ou se como um objeto na planilha atual. Neste caso 
(equase sempre) adicione como objeto na planilha. Clique em Concluir. 
 
Guia Posicionar gráfico 
 
Assistente de Função 
Pode-se adicionar uma função a uma determinada célula é utilizando o assistente 
de função. Ele faz uso de um banco de dados que contém inúmeras funções que 
podem fazer os mais diversos tipos de calculo. As funções estão agrupadas 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 e clique sobre o 
“fx” que está entre a barra de fórmula e a caixa de nome (ou prima Inserir> Função...). 
Caso não saiba ao certo qual função utilizar, faça uma busca geral sobre o banco de 
dados e o assistente lhe dará algumas opções de função para que julgue a que mais se 
encaixa. Por exemplo, caso queira calcular o Seno de um valor (ângulo) para saber qual 
a referência correta a digitar na caixa de fórmula digite “Seno” na caixa de busca e o 
assistente lhe trará varias opções das quais neste caso, provavelmente a ultima delas é 
a desejada (SEN). Exercício: Construa e complete a Planilha 3 utilizando o assistente de 
fórmula. 
 
Graus Radianos Seno de  
(rad) 
Coseno de  
(rad) 
Tangente de  
(rad) 
0 
30 
...... 
330 
360 
Planilha 3 
 
3. ACD/ChemSketch 
O ChemSketch é um programa que atende as mais diversas necessidades no 
campo da química. Com ele podemos fazer cálculos de massa molecular, peso 
molecular, distância entre ligações além de tornar possível desenhar, visualizar em 3D 
 
 
 
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e até nomear alguns compostos. Ele se encontra em duas versões, uma gratuita e de 
livre download na página do programa (mediante cadastramento) essa possui algumas 
restrições quanto à nomenclatura e alguns outros recursos. E uma versão paga onde é 
possível a execução de todas as restrições da primeira versão. Essa é a pagina que 
encontramos ao abrir o programa que se encontra dentro da pasta ACDLABS 
10.0/ChemSketch. 
 
 
Janela do ACD ChemSketch 
 
 
 
Vamos agora conhecer melhor a barra de ferramentas do ChemSketch. 
 
Barra de ferramentas do ChemSketch 
 
 
 
 
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1 – Tabela periódica. Para adicionar elementos que não estão disponíveis na barra de 
elementos (à esquerda), basta clicar sobre esse botão, selecionar o elemento 
desejado e clicar onde se desejar inserir. 
2 – Botões de Seleção e Movimento: 
2A – Selecionar/Mover: Serve para mover parte de uma estrutura (elemento ou 
ligação). Permite-nos deslocar um fragmento da molécula deixando intacto todo 
resto 
2B – Rotação Plano: Rotaciona a estrutura (ou parte dela) no plano da área de 
trabalho. 
3B – Rotacionar 3D: Rotaciona a estrutura em qualquer plano 
3 – Seleção: Permite selecionar várias estruturas da área de trabalho. 
4 – Desenho: Servem para desenhar manualmente ligações ou para transformar uma 
ligação simples em ligação dupla ou tripla. 
5 – Desenhar/Alterar formato ligação: Permite desenhar ligações especiais como 
ligações dentro e fora do plano ou ligações coordenadas. 
6 – Botões de edição: Funções básicas como apagar, recortar, colar etc. 
7 – Sinal +: Insere o sinal gráfico de soma em reações. ATENÇÃO: Esse botão serve 
apenas como sinal gráfico não funcionando como sinal de carga em um elemento 
ou composto. Para isso utilize as cargas que estão na barra abaixo da barra de 
elementos (à 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 Cálculos de reação. 
11 – Polímero: Multiplica uma estrutura por número. Ex: Caso queira multiplicar esse 
Ácido acético por 4, basta clicar no botão polímero, digitar o valor em “índex” (4, 
no caso), aplicar e selecioná-lo. 
 
Exemplo multiplicar estrutura 
 
12 – Posição: Altera a posição de uma ligação ou elemento a ser selecionado 
13 – Botões de rotação de ligação: Rotaciona uma ligação segundo o eixo selecionado. 
14 – Espelha elemento ou ligação selecionado no plano vertical ou horizontal. 
 
 
 
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15 – Oferece uma opção de desenho automático ao se aproximar de um elemento em 
uma 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 reconhecida 
pelo programa (Ângulos e distancias de ligação). 
19 – Ajustes de Tela: Opções de zoom da pagina da área de trabalho. 
20 – Abrir modelos: Abre o acervo de moléculas, equipamentos de laboratório, 
orbitais, desenhos que já vêm prontos do programa. 
21 – Gerar Nome: Gera o nome da estrutura selecionada. 
22 – Leva a estrutura desenhada para a forma 3D. 
 
Desenhando Moléculas no ChemSketch 
 
Na pagina de criação de moléculas (Structure), geralmente o Carbono aparecerá 
selecionado na área dos elementos, caso não, basta clicar sobre ele. Isso significa que 
cada vez que um clique for dado na área de trabalho, um átomo de carbono será 
adicionado com suas 4 ligações completadas com hidrogênio (CH4). Se uma linha for 
desenhada (clicando sobre um ponto, arrastando o ponteiro e soltando o clique) em 
cada extremidade será adicionado um C e as ligações restantes completadas com H 
(C2H6). 
 
Ambiente: Desenhando estruturas 
 
O Naftaleno tem fórmula (C10H8) e é um hidrocarboneto aromático derivado do 
petróleo e é constituído de dois anéis benzênicos saturados. Apesar de já termos o 
anel benzênico pronto na barra da direita é interessante que por enquanto 
desenhemos sua estrutura manualmente, para que aprendamos como melhorar 
moléculas feitas manualmente. 
1 - Então, com o carbono selecionado, clique sobre o botão lápis desenhe o 
Naftaleno. 
 
 
 
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Naftaleno 
 
2 – Agora, selecionem a molécula e clique no botão 3D Optimization 
Note que além de alinhar perfeitamente a molécula, a otimização adicionou os 
hidrogênios que faltavam. Caso não queira que os H apareçam, basta ir sobre o botão 
“Tools” e clicar sobre “Remove Explicit Hydrogens”. Para facilitar o entendimento 
vamos numerar os carbonos do Naftaleno. Para isso,clique sobre “Tools” e em seguida 
“Auto Renumbering”. Adicione um grupo metila (CH3) no carbono C-5. Note que o 
grupo continua no carbono 5, embora saibamos que agora esse carbono tem 
prioridade na numeração. 
Vamos agora gerar o nome dessa estrutura clicando no botão [21]. 
Estrutura nomeada 
 
Mesmo inicialmente com o grupo no carbono 5 da estrutura o nome foi gerado 
no carbono 1. Perceba que o grupo o C do grupo ainda não foi numerado. Para 
organizar a numeração dos carbonos basta renumerar a molécula. 
Dicas: 
Para saber a fórmula molecular, clique sobre Tools > Calculate >Molecular 
Formula. Aparecerá uma janela com a respectiva fórmula do composto. 
Para calcular massa molecular, clique sobre Tools > Calculate > Formula Weight. 
Aparecerá uma janela com a respectiva massa do composto. 
Para calcular composição, clique sobre Tools > Calculate > Composition. 
Aparecerá uma janela com a respectiva massa do composto. 
Para copiar para a área de trabalho qualquer desses valores, clique sobre o botão 
“Copy To Editor”. ATENÇÃO: na opção “...Calculate” existem outros cálculos 
conhecidos como volume molar, densidade, etc. 
 
Exercício 
a) Desenhe as estruturas abaixo no ChemSketch. 
b) Gere o nome delas. 
 
 
 
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c) Calcule a fórmula molecular 
d) Calcule a massa molecular 
e) Calcule a composição 
f) O composto “e)” tem um nome usual e muito conhecido. 
Que nome é esse? 
 
 
Referências:ACDLabs release: ChemSketch 12.00 Software Product Manual. 
http://www.acdlabs.com (acessado em deembro 2009). 
 
http://office.microsoft.com/en-us/excel/default.aspx?ofcresset=1 (acessado em 
06/05/2010).