Identifique o grupo de ponto das moléculas fornecidas e descreva pelo menos três operações de simetria (exceto a identidade) que demonstrem a classificação da molécula dentro desse grupo. H2 O

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para identificar o grupo de ponto da molécula de H2O e descrever pelo menos três operações de simetria que a caracterizam. Vamos precisar usar conceitos de simetria molecular e teoria de grupos de ponto para chegar à resposta.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é um grupo de ponto. Em química, um grupo de ponto é um conjunto de todas as operações de simetria que deixam a molécula inalterada. Essas operações podem incluir rotações, reflexões e inversões. Identificar o grupo de ponto ajuda a entender propriedades físicas e químicas da molécula.

Passo 3

Agora, vamos olhar para a molécula de H2O. A água tem uma estrutura angular, com o átomo de oxigênio no centro e dois átomos de hidrogênio formando um ângulo de aproximadamente 104,5 graus. Essa forma assimétrica sugere que a molécula possui algumas simetrias específicas.

Passo 4

Vamos identificar as operações de simetria presentes na molécula de água:
  1. Eixo de rotação : A molécula pode ser girada 180 graus em torno de um eixo que passa pelo átomo de oxigênio e entre os dois hidrogênios, e a molécula fica igual a como era antes da rotação.
  2. Plano de reflexão vertical : Existe um plano que contém o eixo de rotação e divide a molécula em duas metades iguais, refletindo cada metade na outra.
  3. Outro plano de reflexão vertical : Além do plano mencionado, há um segundo plano de reflexão que também contém o eixo de rotação e divide a molécula de outra maneira, mantendo a simetria.

Passo 5

Com base nessas simetrias, a molécula de água pertence ao grupo de ponto . Esse grupo de ponto é caracterizado por possuir um eixo de rotação e dois planos de reflexão vertical e .

Resposta

A molécula de H2O pertence ao grupo de ponto . As três operações de simetria que caracterizam esse grupo são:
  1. Rotação de 180 graus ( );
  2. Reflexão em um plano vertical ( );
  3. Reflexão em outro plano vertical ( ).

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