Apostila Computação Para Quimica

Apostila Computação Para Quimica

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Universidade Federal da Paraíba

Centro de Ciências Exatas e da Natureza Departamento de Química

Profa Cl Glaucio

Universidade Federal da Paraíba

Centro de Ciências Exatas e da Natureza Departamento de Química laudia de Figueiredo Brag o JJeeffffeerrssonn de AArraaúújjo GGommee ((Diagramação))

Universidade Federal da Paraíba

Centro de Ciências Exatas e da Natureza Departamento de Química ga es

Apresentação

moldando, sendo construído, isso não veio de repente

A cada ano cresce o número de técnicas e áreas que utilizam a computação no desenvolvimento de seus trabalhos. É difícil imaginar a vida acadêmica e profissional sem o auxilio da informática. A química tem a sua disposição vários softwares utilitários específicos. Como apresentar estes programas, de uma forma tal, que desperte o interesse do estudante para o uso dessas ferramentas ao longo do curso e na sua vida profissional? Diante de um novo desafio surge um movimento interior, que vai se

Inquietação: Para começar, o projeto político pedagógico dos cursos de química (bacharelado e licenciatura) foi reformulado e implantado em 2008. A disciplina original intitulava-se Química Computacional, o que não era coerente, visto que, essa denominação refere-se a um a linha de pesquisa que abrange diversos métodos teóricos e computacionais.

Reflexão: O que fazer? Dentro de nossa experiência de ensino, pesquisa e profissional (indústria) buscamos identificar quais programas seriam mais úteis no cotidiano de um químico, seja bacharel ou professor. Dentre uma variedade de softwares aplicativos selecionamos o Excel (planilha eletrônica), o ACD/chemsketch (construtor de moléculas e formas), o Crocodille Chemistry (laboratório virtual) e o HyperChem (modelagem molecular), todos em versão para Windows.

Ação: Dentro do projeto de monitoria, orientamos a compilação das notas de aulas para a confecção da apostila, em seguida fizemos a revisão, correção e edição.

Divulgação: Disponibilizamos o material produzido entre professores e alunos da UFPB e também para outros interessados pelo link http://www.quimica.ufpb.br/downloads.

Agradecimentos: Agradecemos a Miguel que colaborou fortemente durante o seu estágio docência na produção de aulas e exercícios, a Jefferson pela extrema dedicação na monitoria e pelo seu esforço e paciência na diagramação da apostila, aos colegas Elizete, Silmar, Gerd, Regiane, Otávio, Juracy e Sidney pelas sugestões, dicas e apoio.

A todos que vão usufruir desse material, pedimos que nos envie sugestões e críticas. Claudia de Figueiredo Braga (claudia@quimica.ufpb.br)

1. - Hardware3
1.1 Placa Mãe3
1.2 Processador3
1.3 Tipos de Memória3
1.4 BIOS6
1.5 Chipset6
1.6 Clock7
1.7 Acesso direto a memória (DMA)7
1.8 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)7
1.9 Esquema de uma Placa Mãe9
1.10 Sistemas Operacionais e Softwares10
1.1 Windows Funcionamento e Dicas – Cuidados básicos ao manusear computadores15
2. - Internet19
2.1 A Internet no Brasil e a RNP19
2.2 Internet para Química19
2.2.1 Outros Sítios Nacionais21
3.2.2 Outros Sítios Internacionais21
3. - Planilha Eletrônica2
3.1 Digitando fórmulas23
3.2 Construindo um gráfico24
3.3 Aplicação em Cinética Química27
3.4 Assistente de Função29
3.5 Desafios31
3.5.1 Ajuste de funções31
3.5.2 Construção de Orbitais Atômicos32
3.5.3 Cinética – Cálculo da velocidade média34
3.5.4 Cálculo de absorbâncias e concentrações35
4. - ACD/ChemSketch37
4.3 Forma 3D42
4.4 Verificando Tautomeria em Moléculas4
4.5 Imagens45
5. - Laboratório Virtual48
5.1 Montando um experimento50
5.2 Observando reações52
5.3 Exercícios53
5.3.1 Exercício 01 – Cinética Química53
5.3.2 Exercício 02 - Destilação5
5.3.3 Exercício 03. - Formação de precipitado56
5.3.4 Exercício 04 – Tutorial de reação57
5.3.5 Exercício 05 - Eletrólise58
5.3.6 Exercício 06 - Titulação59
5.4 Desafio - Criação de um roteiro de prática60
6. - Modelagem Molecular61
6.1 Abrindo o HyperChem61
6.2 Utilizando modelos prontos do Hyper62
6.3 Adicionando mais de uma estrutura63
6.4 Desenhando Estruturas64
6.5 Otimização de Geometria – Escolha do Método65
6.6 Ligações Químicas e Estrutura Molecular6
6.7 Espectroscopia molecular: espectros de vibração67
6.8 Desafio: Aquecimento Global69
6.9 Análise Conformacional70

3 Computação para Química DQ/CCEN/UFPB

1. - Hardware

O Hardware é a parte física do computador (conjunto de componentes eletrônicos juntamente com os circuitos integrados e placas). Dessa forma, Vamos inicialmente conhecer um pouco dos componentes de um computador e suas principais funções.1

1.1 Placa Mãe

Este componente, também é conhecido como

MotherBoard. É o elemento principal do computador, pois nela encontra-se o processador e os componentes que fazem a comunicação dele com os demais periféricos. O tipo de placa a escolher, depende de como irá trabalhará o usuário do computador. (Se precisará de grande qualidade de vídeo, áudio, o tipo de processador e etc.)

Os componentes on-board (vem incorporados a placa) em geral são modems, placas de rede, placas de som e etc. Eles reduzem o custo final da placa-mãe, porém estes componentes diminuem a desempenho do computador uma vez que eles utilizam recursos da própria placa.

1.2 Processador

É considerado o cérebro do computador, pois é responsável por “tomar as decisões” do mesmo. Além disso, realiza os cálculos, tem acesso à memória RAM e controla todos os chips do computador. Também conhecido como Unidade Central de

Processamento (Central Processing Unit – CPU) Antigamente os processadores ocupavam grandes espaços físicos. os microprocessadores surgiram com o advento da microeletrônica, quando a válvula foi substituída pelo transistor.

1.3 Tipos de Memória Memórias primárias

São memórias sem as quais o computador não pode funcionar. Também são chamadas de Memória Real, e podem ser endereçadas diretamente pelo processador. Estas fornecem geralmente uma ponte para as secundárias. Sua principal função é conter a informação necessária para o processador num determinado momento (por

1 Fundação IDEPAC. Apostila de hardware.

Figura 1 MotherBoard Figura 2 - Processador

4 Claudia de F. Braga & Glaucio Jefferson A. Gomes exemplo, dados dos programas em execução). Nesta categoria insere-se a memória RAM (volátil), memória ROM (não volátil), registradores e memórias cache. Memória ROM

A memória ROM (Read Only Memory) permite apenas a leitura, ou seja, as suas informações são gravadas pelo fabricante uma única vez e após isso não podem ser alteradas ou apagadas, somente acessadas. São memórias cujo conteúdo é gravado permanentemente.

Memória RAM

É nela onde são gravados grande parte dos dados que serão posteriormente processados. Os dados gravados na RAM são perdidos quando o computador é desligado por isso é chamada volátil. Na linguagem de informática, quando falamos de memória nos referimos a memória RAM, ou seja, memória em que se pode ler e

gravar informações.

Para que se execute o processamento dos dados é necessário buscar as informações na memória RAM ou em memórias secundárias de massa tais como os discos rígidos, Cds, disquetes e etc. Quanto mais memória RAM tem um computador, mas espaço ele tem para armazenar as informações que precisam ser acessadas rapidamente pelo processador logo mais rápido será o processamento de informações.

Cache

O processador tem uma velocidade muito superior a memória, assim inicialmente o processador ficava ocioso a maioria do tempo esperando que a memória ficasse pronta para receber ou enviar os dados para serem processados, (a este processo dá-se o nome de WAIT STAITS), tornando baixo o desempenho dos computadores.

Dessa forma, criou-se um tipo de memória (Cache), chamada de memória

Estática (ao contrario da memória RAM, que é chamada de memória Dinâmica),onde um circuito controlador de cache geralmente embutido no chipset da placa mãe) lê os dados da memória RAM que provavelmente serão utilizados pelo processador, liberando a RAM e acelerando o acesso aos dados.

Memórias secundárias

Estas memórias são geralmente não-voláteis e não pode ser endereçada diretamente, a informação precisa ser carregada em memória primária antes de poder ser tratada pelo processador. Não são estritamente necessárias para a operação do computador. Nesta categoria, estão os discos rígidos, Pen-Drivers, CDs, DVDs e disquetes ou no próprio HD (Hard Disk) do computador.

Figura 3 - Memória RAM

5 Computação para Química DQ/CCEN/UFPB

Disco Rígido

O Hard Disk (HD) ou Disco Rígido de um computador é formado por um conjunto de placas metálicas onde os dados são gravados por um braço mecânico que também tem a função de ler os dados já gravados.

O HD é dividido por trilhas e setores no ato da formatação. O motor deste componente trabalha a altíssimas velocidades como 3.600, 4.800 e 7.200 rpm (ou até mais dependendo do tipo de disco), por este motivo é um dispositivo lacrado e que não tem contato com o meio externo, pois uma partícula de poeira poderia causar grande dano a superfície do mesmo danificando os dados nele gravados. Por estar girando a uma velocidade tão grande durante o movimento da cabeça de leitura criase um colchão de ar entre a superfície do disco e as cabeças de leitura/gravação.

Ele é formado pelo número de faces (ou cabeças), número de trilhas por face (ou cilindros), e o número de setores por trilha. Multiplicando-se esses três valores, teremos o número total de setores do disco. Multiplicando-se o resultado por 512 (cada setor ainda comporta 512 bytes), teremos a capacidade total do disco rígido em bytes. Para sabermos o resultado em GB, deveremos dividir o resultado encontrado por 1.073.741.824, que é o valor em decimal de 1 GB.

Cd’s

Mesmo com a popularização dos

Pendrivers os CDs e DVDs ainda são muito utilizados pela população em geral devido a facilidade com que podem ser gravados e terem um baixo custo.

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