SIMETRIA MOLECULAR

Prof. SÁVIO

SIMETRIA

Correspondência em tamanho, forma ou arranjo, de partes em lados opostos de um plano, seta ou ponto, tendo cada parte em um lado a sua contraparte, em ordem reversa, no outro lado.

Qual árvore é mais simétrica?

SIMETRIA

Qual estrutura é mais simétrica?

O estudo de simetria molecular irá nos ensinar a decidir qual a molécula mais simétrica.

Por que estudar simetria?

• Determinar as propriedades físicas;

• Orientar como as reações podem ocorrer;

• Justif icar os orbitais híbridos que são possíveis

em eterminadas moléculas;

• Construir diagramas de energia de orbitais

moleculares;

• Discutir estrutura eletrônica;

• Discutir vibrações moleculares;

• Atribuir transições em espectroscopia eletrônica.

SIMETRIA

OPERAÇÕES E ELEMENTOS DE SIMETRIA

Operação de simetria ⇒ Ação que

deixa a molécula aparentemente

inalterada.

Ação ⇒ ROTAÇÃO através de um

ângulo, REFLEXÃO sobre um plano

ou INVERSÃO através de um ponto da

molécula.

OPERAÇÕES E ELEMENTOS DE SIMETRIA

Uma molécula de água pode ser girada por qualquer

ângulo através da bissetr iz do ângulo HOH, mas

somente um giro de 180° deixa-a aparentemente

inalterada. (C 360/2 ≈ C2)

EXEMPLO DA ÁGUA

OPERAÇÕES E ELEMENTOS DE SIMETRIA

Associada a cada operação de

simetria há um elemento de simetria.

Elemento de simetria

Um ponto, uma linha, ou um plano em relação ao

qual a operação de simetria é executada.

Elemento de simetria: é a propriedade geométrica que gera a operação.

para uma rotação precisamos de um eixo de rotação.

Para uma reflexão precisamos de um plano de simetria.

Para uma inversão precisamos um centro de inversão.

OPERAÇÕES E ELEMENTOS DE

SIMETRIA

OPERAÇÕES E ELEMENTOS DE

SIMETRIAAs operações e elementos de simetria mais importantes estão resumidos na tabela

A operação identidade (E)⇒Mantém a molécula inalterada.

Cada molécula tem no mínimo esta operação.

Rotação por 360°/n⇒Uma n-ésima rotação é uma operação

de simetria se a molécula parece inalterada após a rotação

por 360°/n.

O elemento de simetria correspondente à rotação é um n-

ésimo eixo de rotação C306°/n ou Cn.

OPERAÇÕES E ELEMENTOS DE

SIMETRIA

OPERAÇÕES E ELEMENTOS DE

SIMETRIA

Operação: ROTAÇÃO PRÓPRIA (C n)

Elemento de simetria: EIXO DE

ROTAÇÃO PRÓPRIO (Cn onde

n =360o/ângulo de rotação)

Para água: C 2

Qual eixo tem a molécula de amônia? Quais as operações a part ir desse eixo?

OPERAÇÕES E ELEMENTOS DE

SIMETRIA

Eixo de rotação C3

C3+ C3

+

C3-

A operação reflexão (σ) em um dado plano de uma molécula é uma

operação de simetria se a molécula parece inalterada após esta

operação.

O plano de reflexão(σ) correspondente é o elemento de simetria.

Na operação inversão (i) cada átomo é projetado numa linha reta por

um único ponto, a uma distância igual do outro lado do ponto, após

esta operação a molécula parece inalterada.

O elemento correspondente é o centro de inversão (i).

OPERAÇÕES E ELEMENTOS DE

SIMETRIA

Quais os planos de reflexão na molécula H 2O?

OPERAÇÕES E ELEMENTOS DE

SIMETRIA

Elementos de simetria na molécula de água.

OPERAÇÕES E ELEMENTOS DE

SIMETRIA

Quais os planos de reflexão na NH 3?

OPERAÇÕES E ELEMENTOS DE

SIMETRIA

Há três planos de reflexão

verticais (σv) ao eixo

principal C3

Quais os planos de reflexão na molécula do benzeno?

OPERAÇÕES E ELEMENTOS DE

SIMETRIA

Há um plano de reflexão horizontal (σh)

Três planos de reflexão verticais (σv) ao

eixo de rotação principal C6

Três planos de reflexão diedrais (σd) ao

eixo de rotação principal C6.

Quais os eixos de rotação?

Há um eixo de rotação C 6

Três eixos de rotação C 2

perpendiculares ao C 6

OPERAÇÕES E ELEMENTOS DE

SIMETRIA

A operação de inversão e o centro de inversão i no SF 6

OPERAÇÕES E ELEMENTOS DE

SIMETRIA

inversão

Rotação imprópria (Sn) é uma operação composta.

Consiste numa rotação da molécula por um ângulo

de 2π/n ao redor de um eixo, seguido de uma

reflexão num plano perpendicular a este eixo.

O elemento correspondente é o n-ésimo eixo de

rotação imprópria Sn

OPERAÇÕES E ELEMENTOS DE

SIMETRIA

Identifique as operações nos esquemas abaixo:

OPERAÇÕES E ELEMENTOS DE

SIMETRIA

Operação de inversão

Operação de rotação C 2

Exemplo de um uma rotação imprópria (S 4) na molécula do CH 4.

OPERAÇÕES E ELEMENTOS DE

SIMETRIA

Um eixo S 1 equivale a uma plano de reflexão??

OPERAÇÕES E ELEMENTOS DE

SIMETRIA

Um eixo S1 equivale a C 1 (giro de 360°) seguido de uma

reflexão perpendicular

Um eixo S 2 equivale a um centro de inversão i

OPERAÇÕES E ELEMENTOS DE

SIMETRIA

Um eixo S2 equivale a C 2 (giro de 180°) seguido de uma

reflexão perpendicular

Qual conformação de uma molécula CH 3CH 3 tem um eixo S 6?

OPERAÇÕES E ELEMENTOS DE

SIMETRIA

Conformação não eclipsada ou alternada

GRUPOS DE PONTOS DAS MOLÉCULAS⇒Os

elementos de simetria da molécula determinam o grupo

pontual a que essa molécula pertence.

Para atribuir o grupo de pontos de uma molécula, elabora-

se a lista dos elementos de simetria da molécula e

compara-se com a lista que define cada grupo de pontos.

GRUPOS PONTUAIS

Tabela resumindo alguns grupos de pontos

GRUPOS PONTUAIS

GRUPOS PONTUAIS

GRUPOS PONTUAIS

l ineares

cúbicosCs

MOLÉCULA

LINEARS N

i ?S

N

D∞h C∞v

Dois ou mais Cn, n>2?

S

i ?NS

C5 ?

N

S

Ih OhTd

N Cn ?N

S

σ ?

N

S

i ?

N

S

C1Ci

nC2 ┴ Cn ?n maior possível

N

Sσh ?S

Dnh

N

nσd ?

Dnd Dn

S

N σh ?

Cnh

S

N

nσv ?S

Cnv

N

S2n?N

Cn

S

S2n

IDENTIFICAÇÃO DE GRUPOS PONTUAIS

Aplicações de SimetriaPOLARIDADE DAS MOLÉCULAS

É uma molécula com um momento de dipolo elétrico permanente.

Como a simetria pode nos ajudar?

Uma molécula com um centro de inversão (i) é uma molécula

apolar. Por quê?

A inversão implica que a molécula tem distribuição de carga igual

em todos os pontos opostos diametralmente ao centro i

Um momento dipolar não pode ser encontrado perpendicular a um

plano de reflexão ou eixo de rotação

Qualquer molécula que tenha um eixo C2 ┴ a um eixo Cn ou um

plana σ h ┴ Cn não pode ser polar

A molécula rutenoceno [Ru(C 5H 5)] é polar?

Aplicações de Simetria

Grupo de pontos D5h

Molécula apolar

D5h (E 2C5 2C52 5C2 2σ5 2S5 3 5σ

1. Não apresentam centro de inversão.

2. O momento de dipolo não pode estar perpendicular a

planos de reflexão.

3. O momento de dipolo não pode estar perpendicular a

eixos de rotação.

4. Moléculas que possuem eixos C2 ou σh perpendicular a

um eixo Cn possuem a resultante do momento de dipolo

igual a zero. Ou seja são apolares, apesar da existência

de dipolos. Grupos pontuais: D, T, O e I.

Moléculas Polares:

MOLÉCULAS QUIRAIS Uma molécula quiral não pode ser sobreposta na sua

imagem de reflexão.

São opticamente ativas (quando observadas).

Uma molécula quiral e sua imagem são chamados de

enantiômeros.

Os pares enantioméricos giram o plano da luz

polarizada na mesma magnitude mas para lados

opostos.

Os critérios da teoria de grupo para a quiralidade de uma molécula

são:

Para ser quiral não pode ter Sn.

Grupos que apresentam Sn são: Dnh, Dnd e os grupos Td e Oh.

Cuidado com os eixos Sn disfarçados (σ = S1; i=S2).

Logo moléculas com um plano de reflexão não podem ser

quirais.

Logo moléculas com centro de inversão não podem ser quirais.

Moléculas Dn podem ser quirais.

MOLÉCULAS QUIRAIS

A molécula CHClFBr é quiral? Com base na teoria de grupo qual a simetria da molécula?

MOLÉCULAS QUIRAIS

BrCl

F

HPertence ao

grupo C1 e não Td

O íon [Cr(ox) 3] 3 - é quiral? Ox = O 2CCO 2

2 -

MOLÉCULAS QUIRAIS