A Simetria Molecular
Por: Marinamarlin Silva • 25/5/2024 • Relatório de pesquisa • 1.490 Palavras (6 Páginas) • 1.881 Visualizações
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SIMETRIA MOLECULAR
Professor Titular: | Dr. Tiago Araujo Matias |
Estudante: | Mariana Kélita da Silva Alves |
Resumo[pic 2]
Neste presente relatório será apresentado a simetria molecular das moléculas, que foi obtido através da determinação dos elementos de simetria. Nos procedimentos identificamos se a molécula tem eixo de rotação, plano de simetria, centro de inversão e identificamos o eixo de rotação Sn do aleno (H2C=C=CH2).
Introdução[pic 3]
A palavra “simetria” vem do grego na qual significa: dimensões em acordo, proporção devida e arranjo devido. A simetria é uma característica fundamental da natureza e desempenha um papel crucial na compreensão das propriedades físicas e químicas das moléculas. A simetria molecular refere-se à distribuição ordenada de átomos e ligações em torno de um ponto central. A análise de simetria é utilizada para prever e compreender várias propriedades das moléculas,como a construção dos orbitais moleculares, análises vibracionais, excitação das moléculas,estabilidade e reatividade.
As operações de simetria incluem rotação, reflexão e inversão, que quando aplicadas a uma molécula preservam sua forma e orientação. Ao agrupar essas operações em coleções matemáticas chamadas grupos, podemos identificar os elementos de simetria presentes nas moléculas e prever suas propriedades. Por exemplo, a análise de simetria molecular pode prever se uma molécula é quiral (não pode se sobrepor à sua imagem espelhada) ou tem um centro de inversão, plano de reflexão ou eixo de rotação.
Em resumo, a simetria molecular desempenha um papel crucial na compreensão da estrutura e do comportamento das moléculas, permitindo-nos prever e explicar uma ampla gama de propriedades químicas e físicas. Esses conceitos são fundamentais para melhorar nosso conhecimento e aplicações da química em diversos campos, desde a síntese de novos materiais até o desenvolvimento de novos medicamentos.
Objetivos
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Compreender diversas propriedades e comportamentos das moléculas, e determinar os elementos de simetria para cada uma delas.
Embasamento Teórico
A simetria molecular é um conceito fundamental na química que se baseia na ideia de que algumas moléculas podem ser sobrepostas a si mesmas através de operações matemáticas, como rotações e reflexões, sem sofrer nenhuma alteração em sua estrutura ou propriedades. Essa propriedade de simetria tem implicações importantes na estrutura, propriedades físicas e reatividade das moléculas. Existem cinco tipos de elementos de simetria, que são:
IDENTIDADE (𝐸): Todas moléculas possuem identidade, pois equivale a não fazer nada com a molécula, ou fazer uma rotação de 360◦.
EIXO DE ROTAÇÃO (𝐶 ): As moléculas que apresentam eixo de rotação elas podem girar
𝑛
a determinados ângulos 360◦[pic 5]
, sem que as moléculas se modifiquem. Um exemplo de uma
molécula com rotação 𝐶
é o 𝐶𝐻𝐶𝑙 , onde o ângulo de rotação é 360◦
= 120◦, segue a figura
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abaixo (figura 1A). Muitas moléculas têm vários eixos de rotação, eles são distinguidos pelo uso de primos, por exemplo, C2, C2′ e C2″, um exemplo é o 𝑋𝑒𝐹 (figura 1B).
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Figura 1: (A) Exemplo de rotação da molécula do 𝐶𝐻𝐶𝑙 . (B) Rotação da molécula de 𝑋𝑒𝐹 com vários
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eixos de rotação. (a) Um eixo C2 coincide com o eixo principal (C4); a molécula fica em um plano σh que contém dois eixos C2′ e dois eixos C2″. (b) Cada um dos dois planos σv contém o eixo C4 e um eixo C2′. (c) Cada um dos dois planos σd contém o eixo C4 e um eixo C2″.
Figura 1-A
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Fonte: Gary L. Miessler, 5◦ed, pág 77.
Figura 1-B
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Fonte: Catherine E. Housecroft, vol 1, 4◦ed, pág 56
REFLEXÃO E PLANO DE SIMETRIA (σ): A molécula contém um plano especular (como se fosse um espelho), ou seja, o plano ele não pode está fora do objeto, e "σ" não há alteração de sua posição quando todos os átomos estão representados neste plano (figura 2). Exemplo: plano especulativo xy. O espelhamento produz alterações em todas as coordenadas atômicas, z → - z, e nenhuma modificação na posição da molécula.
Figura 2: Plano especular
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Fonte:Gelson Manzoni de Oliveira, pág 19.
INVERSÃO E CENTRO DE INVERSÃO (i): Precisamos imaginar que cada átomo é projetado em uma linha reta através de um único ponto localizado no centro da molécula, a uma distância igual do outro lado do ponto onde situa-se um átomo idêntico ao projetado. Segue o exemplo abaixo.
Figura 3: Inversão do Eteno
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Fonte:https://symotter.org/gallery
ROTAÇÃO IMPRÓPRIA E EIXO DE ROTAÇÃO IMPRÓPRIA (𝑆 ): É na verdade uma
𝑛
operação de simetria combinada. Consiste em efetuar uma rotação 𝐶 e, em seguida, de uma
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