Quais são os elementos de simetria e o grupo pontual das moléculas abaixo:
Passo 1
Beleza, vamos resolver a questão que pede para identificar os elementos de simetria e o grupo pontual da molécula de metano,
. Para isso, vamos usar conceitos de química estrutural e simetria molecular. Vamos precisar entender os diferentes tipos de elementos de simetria e como eles se aplicam à geometria tetraédrica do metano.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os elementos de simetria presentes na molécula de
. Elementos de simetria são operações que deixam a molécula inalterada após serem aplicadas. No metano, temos os seguintes:
-
E (Identidade): Toda molécula tem sempre o elemento de identidade, que é a operação de não fazer nada.
-
C₃ (Eixos Tríades de Rotação): O metano tem quatro eixos C₃, que passam pelos átomos de carbono e cada um dos hidrogênios. Girando a molécula em 120° (uma rotação de 120 graus) ao redor de qualquer um desses eixos, a molécula fica idêntica.
-
C₂ (Eixos Diades de Rotação): Existem três eixos C₂ que passam pelos pares de ligações entre os hidrogênios. Girando a molécula em 180° ao redor desses eixos, a molécula permanece a mesma.
-
σ (Planos de Reflexão): O metano tem seis planos de simetria que passam por dois hidrogênios e o átomo de carbono central. Refletir a molécula nesses planos não muda sua aparência.
-
S₄ (Eixos de Rotação-Reflexão): Além das rotações simples, o metano possui eixos S₄ que combinam uma rotação de 90° seguida por uma reflexão.
Passo 3
Agora que identificamos todos os elementos de simetria, vamos determinar o grupo pontual da molécula. O grupo pontual é um conjunto de todas as operações de simetria que deixam uma molécula indistinguível de si mesma.
Para o metano, os elementos de simetria que listamos (E, C₃, C₂, σ, S₄) correspondem ao grupo pontual
. Este grupo é característico de moléculas com geometria tetraédrica e possui uma alta simetria.
Resposta
Os elementos de simetria da molécula de
são a identidade
, quatro eixos de rotação
, três eixos de rotação
, seis planos de reflexão
e eixos de rotação-reflexão
. O grupo pontual da molécula de metano é
.
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