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.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para identificar o grupo de ponto da molécula de
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
. 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:
-
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. -
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. -
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
pertence ao grupo de ponto
. As três operações de simetria que caracterizam esse grupo são:
- Rotação de 180 graus (
); - Reflexão em um plano vertical (
); - Reflexão em outro plano vertical (
).