Quais são os elementos de simetria e o grupo pontual das moléculas abaixo:
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão que pede para identificar os elementos de simetria e o grupo pontual da molécula
. Isso faz parte da matéria de Química, mais especificamente da área de simetria molecular e grupos pontuais. Para resolver, vamos precisar entender o que são elementos de simetria e como determinar o grupo pontual de uma molécula.
Passo 2
Primeiro, vamos dar uma olhada na estrutura da molécula de
. A molécula de
tem um átomo de fósforo central ligado a três átomos de cloro. A geometria ao redor do átomo de fósforo é trigonal piramidal, o que significa que os três átomos de cloro estão dispostos em um plano triangular e o átomo de fósforo está acima desse plano, formando uma pirâmide.
Passo 3
Agora, vamos falar sobre elementos de simetria. Esses são operações que você pode realizar na molécula que a deixam com a mesma aparência original. Os principais elementos de simetria são:
- Eixo de rotação (
): Uma linha ao redor da qual você pode girar a molécula por graus e ela parecer igual. - Plano de reflexão (
): Um plano imaginário onde, se você refletir a molécula, ela fica igual à original. - Centro de inversão (
): Um ponto no centro da molécula onde, ao inverter todas as coordenadas, a molécula permanece a mesma. - Eixo de rotação-inversão (
): Uma combinação de rotação e inversão.
Passo 4
Vamos identificar esses elementos na molécula de
:
-
Eixo de rotação (
): A molécula tem um eixo que passa pelo átomo de fósforo e perpendicular ao plano dos três átomos de cloro. Você pode girar a molécula 120 graus ( ) ao redor desse eixo e ela ficará igual. Então, temos um eixo . -
Planos de reflexão (
): A molécula possui três planos de simetria que passam pelo eixo e cada um corta um dos átomos de cloro e o átomo de fósforo. Esses são chamados de planos verticais ( ). -
Centro de inversão (
): Nesta molécula, não há um ponto central onde a inversão de todas as coordenadas traria a molécula para a mesma posição. Portanto, não temos um centro de inversão.
Passo 5
Com os elementos de simetria identificados, podemos determinar o grupo pontual da molécula. O grupo pontual é um conjunto de todos os elementos de simetria de uma molécula, incluindo a operação identidade (
).
Para a
, temos:
- A operação identidade (
). - Um eixo de rotação
. - Três planos de reflexão
.
Esse conjunto de simetria corresponde ao grupo pontual
.
Resposta
Os elementos de simetria da molécula
são um eixo de rotação
e três planos de reflexão
. O grupo pontual dessa molécula é
.
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Explique por simetria se a molécula do
etilenodiamina
é quiral.