introdução a simetria molecular

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE
NÚCLEO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA – NPGQ
SEMINÁRIO DE INORGÂNICA AVANÇADA
HENRIQUE BARBOSA GONÇALVES
1
PROF. DR. ANTÔNIO REINALDO CESTARI
13 DE NOVEMBRO DE 2014
ARACAJU -SE
QUÍMICA INORGÂNICA AVANÇADA-UFS.
INTRODUÇÃO À SIMETRIA MOLECULAR
FIGURA 1 SIMETRIA
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Fonte: XAVIER, 2013
QUÍMICA INORGÂNICA AVANÇADA-UFS.
INTRODUÇÃO A SIMETRIA MOLECULAR

ELEMENTOS DE SIMETRIA;
-n-ÉSIMO EIXO DE SIMETRIA
-PLANO DE REFLEXÃO
- CENTRO DE INVERSÃO
- n-ÉSIMO EIXO DE ROTAÇÃO IMPRÓPRIA

OPERAÇÕES DE SIMETRIA;
-IDENTIDADE-E
-ROTAÇÃO-Cn POR 2 /n
-REFLEXÃO-
- INVERSÃO-i
FIGURA 2 SIMETRIA
- ROTAÇÃO 2 /n SEGUIDA POR REFLEXÃO PERPENDICULAR AO
EIXO DE ROTAÇÃO -Sn
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Fonte: www.revista catwalk.com..br.; D.F.SHIRIVER AND P.W.ATKINS.INORGANIC CHEMISTRY 3°edição, PÁG142, 1999.
QUÍMICA INORGÂNICA AVANÇADA-UFS.
INTRODUÇÃO A SIMETRIA MOLECULAR

OS GRUPOS PONTUAIS DAS MOLÉCULAS;
-FLUXOGRAMA DE IDENTIFICAÇÃO DE PONTOS
MOLECULARES

PRINCIPAIS APLICAÇÕES EM MOLÉCULAS POLARES E
QUIRAIS.
4
FIGURA 3 SIMETRIA
Fonte: desenlivre.wordpress.com
QUÍMICA INORGÂNICA AVANÇADA-UFS.
CONCEITOS

A SIMETRIA DERIVA DO CONCEITO GREGO COM/MEDIDA,
QUE É A RELAÇÃO ENTRE TODAS AS PARTES DE UMA
ESTRUTURA COM A ESTRUTURA INTEIRA.

A SIMETRIA AJUDA A DETERMINAR AS PROPRIEDADES
FÍSICAS DE UMA MOLÉCULA E INDICA COMO AS REAÇÕES
PODEM OCORRER.

O TRATAMENTO SISTEMÁTICO
DENOMINADO TEORIA DE GRUPO.
DE
SIMETRIA
É
5
FIGURA 4 SIMETRIA ; Fonte: CHAMBERS, 1743.
QUÍMICA INORGÂNICA AVANÇADA-UFS.
CONCEITOS

OPERAÇÃO DE SIMETRIA É O MODO
COMO OCORRE A REORIENTAÇÃO
ESPACIAL
DE
UM
OBJETO
(IDENTIDADE-E,
ROTAÇÃO-Cn/Sn,
REFLEXÃO- E INVERSÃO-i).

ELEMENTO DE SIMETRIA SÃO
PONTOS, LINHAS (RETAS, EIXOS) OU
SUPERFÍCIES (PLANOS).

PONTOS
DE
SIMETRIA
SÃO
OPERAÇÕES QUE DEIXAM NO MÍNIMO
UM PONTO DA MOLÉCULA IMÓVEL.
FIGURA 5 SIMETRIA DA ÁGUA
6
Fonte: www.isbu.ac.ukt
QUÍMICA INORGÂNICA AVANÇADA-UFS.
OPERAÇÃO IDENTIDADE “E”

MANTÉM A MOLÉCULA INTEIRA INALTERADA;

CADA MOLÉCULA TEM NO MÍNIMO ESTA OPERAÇÃO, E
ALGUMAS TÊM SOMENTE ESTA OPERAÇÃO.
7
Fonte: D.F.SHIRIVER AND P.W.ATKINS.INORGANIC CHEMISTRY 3°edição, PÁG142, 1999.
QUÍMICA INORGÂNICA AVANÇADA-UFS.
OPERAÇÃO IDENTIDADE “E”
EIXO DE
ROTAÇÃO
FIGURA 6 UMA ROTAÇÃO TRIGONAL
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Fonte: XAVIER, 2013
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n-ÉSIMO EIXO DE SIMETRIA-Cn
ESSE n REPRESENTA O NÚMERO DE ROTAÇÕES
POSSÍVEIS E CARACTERIZA UM RELAÇÃO DO TIPO 2 /n
Ex: C3 = 2 /3 ou 360/3=120.

QUANTIDADE
DE ROTAÇÃO
POSSÍVEIS
QUANTIDADE
DE ROTAÇÃO
POSSÍVEIS
QUANTIDADE
DE ROTAÇÃO
POSSÍVEIS
9
Fonte: XAVIER, 2013
FIGURA 7 UMA ROTAÇÃO TRIGONAL COM DUAS ROTAÇÕES;
QUÍMICA INORGÂNICA AVANÇADA-UFS.
PLANO DE REFLEXÃO-

SÃO ENCONTRADOS QUANDO PLANOS IMAGINÁRIOS
INTERCEPTAM UMA DADA MOLÉCULA E CADA METADE
É A IMAGEM ESPECULAR DA OUTRA.
10
FIGURA 8 PLANO DE REFLEXÃO; Fonte: XAVIER, 2013
QUÍMICA INORGÂNICA AVANÇADA-UFS.
PLANO DE REFLEXÃO-
11
FIGURA 9 PLANO DE REFLEXÃO; Fonte: XAVIER, 2013
QUÍMICA INORGÂNICA AVANÇADA-UFS.
PLANO DE REFLEXÃO-
12
FIGURA 10 PLANO DE REFLEXÃO;Fonte: XAVIER, 2013
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CENTRO DE INVERSÃO-i

ESTA PROJETA CADA ÁTOMO DA MOLÉCULA ATRAVÉS
DE UM PONTO IMAGINÁRIO (i) E, CASO A MOLÉCULA
RESULTANTE FOR INDISTINGUÍVEL DA MOLÉCULA
INICIAL ESTA POSSUI CENTRO DE INVERSÃO SEGUIDO
DE ROTAÇÃO.
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Fonte: XAVIER, 2013
QUÍMICA INORGÂNICA AVANÇADA-UFS.
CENTRO DE INVERSÃO-i

CONSISTE EM EFETUAR UMA INVERSÃO E EM SEGUIDA
UMA ROTAÇÃO
FIGURA 11 CENTRO DE INVERSÃO
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Fonte: D.F.SHIRIVER AND P.W.ATKINS.INORGANIC CHEMISTRY 3°edição, PÁG142, 1999.
QUÍMICA INORGÂNICA AVANÇADA-UFS.
N-ÉSIMO EIXO DE ROTAÇÃO IMPRÓPRIA-S

É UMA ROTAÇÃO DE SIMETRIA COMBINADA. CONSISTE EM
EFETUAR UMA ROTAÇÃO Cn E, EM SEGUIDA, UMA REFLEXÃO
PERPENDICULAR À ESTA ROTAÇÃO. TAMBÉM É CONHECIDA
DE ROTO-REFLEXÃO.
FIGURA 12 ROTAÇÃO IMPRÓPRIA
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Fonte: XAVIER, 2013
QUÍMICA INORGÂNICA AVANÇADA-UFS.
Tabela 1 operações de simetria e elementos de simetria
ELEMENTO DE
SIMETRIA
OPERAÇÃO DE
SIMETRIA
SÍMBOLO
TODO O ESPAÇO
IDENTIDADE
E
n-ÉSIMO EIXO DE
SIMETRIA
ROTAÇÃO
Cn
PLANO DE
REFLEXÃO
REFLEXÃO
CENTRO DE
INVERSÃO
INVERSÃO
i
EIXO DE ROTAÇÃO
IMPRÓPRIA
ROTAÇÃO
Sn
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QUÍMICA INORGÂNICA AVANÇADA-UFS.
OS GRUPOS PONTUAIS DAS MOLÉCULAS

O TERMO GRUPO PONTUAL TRADUZ O FATO DE CADA
OPERAÇÃO DE SIMETRIA REALIZADA NÃO ALTERAR O CENTRO
DE GRAVIDADE DA MOLÉCULA. ESTE GRUPO É ENCONTRADO
COM BASE NA COLEÇÃO DE OPERAÇÕES DE SIMETRIA
POSSÍVEIS PARA UMA MOLÉCULA.
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QUÍMICA INORGÂNICA AVANÇADA-UFS.
Tabela 2 A composição de alguns grupos comuns.
GRUPO DE
PONTOS
Para
moléculas
polares
Lineares
sem
centro de
simetria
Moléculas trigonais
planares/bipiramidal
trigonal
Lineares com
um centro de
simetria
Moléculas
tetraédricas
ELEMENTO DE
SIMETRIA
EXEMPLO
C1
E
SiBrClFI
C2
E, C2
H2O2
CS
E,
NHF2
C2V
E,C2, ,
V
H2O,SO2Cl2
C3V
E,2C3,3
V
NH3,PCl3,POCl3
C∞V
E,C2,C∞,...∞
D2h
E,C2,(X,Y,Z),
(XY,YX,ZX),i
N2O4,B2H6
D3h
E,C3,3C2,3 V, h,S3
BF3,PCl5
D4h
E,C4,C2,2C2’,2C2’’,i,
S4, h,2 V,2 d
XeF4
V
V
D∞h E,C∞,...,∞ V,i,S∞,...,∞C2
Td
E,3C2,4C3,6 d,4S4
Oh E,6C2,4C3,4S6,3S4,i,3 h,
6 d
CO,HCl,OCS
H2,CO2,C2H2
CH4,SiCl4
SF6
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QUÍMICA INORGÂNICA AVANÇADA-UFS.
PLANO DE
REFLEXÃO
FIGURA FLUXOGRAMA PARA IDENTIFICAR O GRUPO DE PONTOS MOLECULAR
EIXO DE
ROTAÇÃO
C∞v
OS GRUPOS PONTUAIS DAS MOLÉCULAS
D∞h
H2O
EIXO DE
ROTAÇÃO
IMPRÓPRIA
H2O
Td
D3h
H2O
H2O
H2O
C2v
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QUÍMICA INORGÂNICA AVANÇADA-UFS.
APLICAÇÃO DA SIMETRIA EM MOLÉCULAS
POLARES E QUIRAIS

É IMPORTANTE PARA A CONSTRUÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DOS
ORBITAIS MOLECULARES

USA A TEORIA DE GRUPOS PARA PREDIZER SE A MOLÉCULA É
POLAR OU QUIRAL.
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Fonte: SHRIVER E ATKINS, 1999.
QUÍMICA INORGÂNICA AVANÇADA-UFS.
MOLÉCULAS POLARES
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QUÍMICA INORGÂNICA AVANÇADA-UFS.
MOLÉCULAS QUIRAIS

MOLÉCULAS QUIRAIS NÃO POSSUEM EIXOS DE ROTAÇÃO
IMPRÓPRIA (Sn), CENTRO DE INVERSÃO(i) E PLANOS
ESPECULARES ( ).
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QUÍMICA INORGÂNICA AVANÇADA-UFS.
REFERÊNCIAS








EPHRAIM CHAMBERS, Cyclopaedia, Or an Universal Dictionary of Arts
and Sciences... (1743), Symmetry, p.749s
VITRÚVIO,DE ARCHITECTURA Livro III.
SHRIVER & ATKINS. Química Inorgânica. 3 ed. bookman, 2003.
D.F.SHIRIVER AND P.W.ATKINS.INORGANIC CHEMISTRY 3/e,
PÁG148, 1999.
WWW.REVITACATWALK.COM.BR
DESENHELIVRE.WORDPRESS.COM
WWW1.ISB.AC.UK
FERNANDO XAVIER, SIMETRIA MOLECULAR E TEORIA DE
GRUPO, 2013.
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QUÍMICA INORGÂNICA AVANÇADA-UFS.
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