Quais são os elementos de simetria e o grupo pontual das moléculas abaixo:
H2 O

Passo 1

Beleza, vamos resolver este exercício que pede para identificar os elementos de simetria e o grupo pontual da molécula de água ( H2O). Aqui, estamos trabalhando com a matéria de simetria molecular, que nos ajuda a entender como uma molécula pode ser movida ou girada sem mudar sua aparência. Para isso, vamos precisar identificar os diferentes elementos de simetria presentes na molécula e, a partir daí, determinar seu grupo pontual.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que a água ( H2O) tem uma geometria angular, ou seja, é uma molécula com forma de “V”. Isso acontece porque o átomo de oxigênio tem dois pares de elétrons não ligantes que empurram as ligações com os hidrogênios, criando um ângulo de cerca de 104,5 graus.

Passo 3

Agora, vamos identificar os elementos de simetria nessa molécula:
  1. Eixo de rotação ( C2): A molécula de água possui um eixo de rotação de 180 graus ( C2) que passa pelo oxigênio e pelo meio do ângulo entre os dois hidrogênios. Se girarmos a molécula em 180 graus ao redor desse eixo, ela ficará igual a como estava antes da rotação.
  2. Planos de simetria ( sigmav): Existem dois planos de simetria que contêm o eixo de rotação ( C2). Cada plano passa por um dos hidrogênios e pelo átomo de oxigênio, dividindo a molécula em duas metades espelhadas.
  3. Elemento identidade ( E): Este elemento sempre está presente em qualquer molécula e representa a simetria de não fazer nenhuma operação, ou seja, deixar a molécula como está.

Passo 4

Com os elementos de simetria identificados, podemos agora determinar o grupo pontual da molécula de água. O grupo pontual é uma classificação que agrupa moléculas com a mesma série de elementos de simetria.
No caso da água, temos:
  • Um eixo de rotação C2
  • Dois planos de simetria sigmav
  • O elemento identidade E
Esses elementos correspondem ao grupo pontual C2v.

Resposta

Os elementos de simetria da molécula de H2O são o elemento identidade ( E), um eixo de rotação de 180° ( C2) e dois planos de simetria vertical ( sigmav). O grupo pontual da molécula de água é C2v.

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