UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE NÚCLEO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA NPGQ

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Alice di Azevedo Miranda
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1 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

2 INTRODUÇÃO À SIMETRIA MOLECULAR FIGURA 1 SIMETRIA 2 Fonte: XAVIER, 2013

-REFLEXÃO- - INVERSÃO-i FIGURA 2 SIMETRIA - ROTAÇÃO 2 /n SEGUIDA POR REFLEXÃO PERPENDICULAR AO EIXO DE

3 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 3 Fonte: catwalk.com..br.; D.F.SHIRIVER AND P.W.ATKINS.INORGANIC CHEMISTRY 3 edição, PÁG142, 1999.

4 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

5 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 DE SIMETRIA É DENOMINADO TEORIA DE GRUPO. 5 FIGURA 4 SIMETRIA ; Fonte: CHAMBERS, 1743.

6 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:

7 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.

8 OPERAÇÃO IDENTIDADE E EIXO DE ROTAÇÃO FIGURA 6 UMA ROTAÇÃO TRIGONAL 8 Fonte: XAVIER, 2013

9 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;

10 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

11 PLANO DE REFLEXÃO- 11 FIGURA 9 PLANO DE REFLEXÃO; Fonte: XAVIER, 2013

12 PLANO DE REFLEXÃO- 12 FIGURA 10 PLANO DE REFLEXÃO; Fonte: XAVIER, 2013

13 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. 13 Fonte: XAVIER, 2013

14 CENTRO DE INVERSÃO-i CONSISTE EM EFETUAR UMA INVERSÃO E EM SEGUIDA UMA ROTAÇÃO FIGURA 11 CENTRO DE INVERSÃO 14 Fonte: D.F.SHIRIVER AND P.W.ATKINS.INORGANIC CHEMISTRY 3 edição, PÁG142, 1999.

15 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 15 Fonte: XAVIER, 2013

16 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 PLANO DE REFLEXÃO CENTRO DE INVERSÃO EIXO DE ROTAÇÃO IMPRÓPRIA ROTAÇÃO REFLEXÃO INVERSÃO ROTAÇÃO Cn i Sn 16

17 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. 17

18 Tabela 2 A composição de alguns grupos comuns. GRUPO DE PONTOS ELEMENTO DE SIMETRIA EXEMPLO C1 E SiBrClFI C2 E, C2 H2O2 CS E, NHF2 Para moléculas polares Lineares sem centro de simetria Moléculas trigonais planares/bipiramidal trigonal Lineares com um centro de simetria Moléculas tetraédricas C2V E,C2, V, V H2O,SO2Cl2 C3V E,2C3,3 V NH3,PCl3,POCl3 C V E,C2,C,... V CO,HCl,OCS 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 D h E,C,..., V,i,S,..., C2 H2,CO2,C2H2 Td E,3C2,4C3,6 d,4s4 CH4,SiCl4 Oh E,6C2,4C3,4S6,3S4,i,3 h, 6 d SF6 18

19 EIXO DE ROTAÇÃO PLANO DE REFLEXÃO FIGURA FLUXOGRAMA PARA IDENTIFICAR O GRUPO DE PONTOS MOLECULAR C v OS GRUPOS PONTUAIS DAS MOLÉCULAS D h H2O EIXO DE ROTAÇÃO IMPRÓPRIA H2O Td H2O D3h H2O H2O C2v 19

20 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. 20 Fonte: SHRIVER E ATKINS, 1999.

21 MOLÉCULAS POLARES 21

22 MOLÉCULAS QUIRAIS MOLÉCULAS QUIRAIS NÃO POSSUEM EIXOS DE ROTAÇÃO IMPRÓPRIA (Sn), CENTRO DE INVERSÃO(i) E PLANOS ESPECULARES ( ). 22

23 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, D.F.SHIRIVER AND P.W.ATKINS.INORGANIC CHEMISTRY 3/e, PÁG148, DESENHELIVRE.WORDPRESS.COM WWW1.ISB.AC.UK FERNANDO XAVIER, SIMETRIA MOLECULAR E TEORIA DE GRUPO,

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