Question 1

Quais são os cinco elementos de simetria usados para classificar a simetria molecular?

Accepted Answer

Os cinco elementos de simetria são identidade (E), planos de espelho (σ), centros de inversão (i), eixos de rotação propriamente dita (Cn) e eixos de rotação imprópria (Sn). Identidade significa que não ocorre nenhuma mudança. Planos de espelho refletem átomos para configurações idênticas. Centros de inversão refletem cada átomo através de um ponto. Eixos de rotação propriamente dita rotam moléculas para configurações idênticas, enquanto eixos de rotação imprópria combinam rotação com reflexão através de um plano de espelho perpendicular.

Question 2

Como a teoria dos grupos prevê modos vibracionais ativos no IR em moléculas?

Accepted Answer

A teoria dos grupos usa tabelas de caracteres específicas para cada grupo de pontos para prever modos vibracionais IR-ativos. Representações redutíveis são geradas aplicando operações de simetria a propriedades moleculares como estiramentos de CO. A fórmula de redução calcula coeficientes de representações irredutíveis. Modos que se transformam como eixos x, y ou z são IR-ativos porque mudam o momento do dipolo. Este método permite que os químicos prevejam o número exato de estiramentos de CO esperados em um espectro infravermelho.

Question 3

Qual é a diferença entre os isômeros cis e trans de Mo(CO)4[P(OPh)3]2 em termos de grupos de pontos?

Accepted Answer

O isômero cis pertence ao grupo de pontos C2v com um eixo de rotação C2 principal e dois planos de espelho contendo esse eixo. O isômero trans pertence ao grupo de pontos D4h com um eixo de rotação C4 principal, quatro eixos C2 perpendiculares a ele e um plano de espelho perpendicular. Essas diferentes simetrias resultam em diferentes números de estiramentos CO ativos no IR: o isômero cis mostra quatro modos ativos no IR, enquanto o isômero trans mostra apenas um.

Question 4

Como é que um grupo de pontos é atribuído a uma molécula usando uma árvore de simetria?

Accepted Answer

Uma árvore de simetria identifica as operações de simetria presentes em uma molécula para classificá-la em um grupo de pontos. O procedimento verifica se a molécula é linear, conta os eixos de rotação com ordem maior que 2, identifica o eixo principal com o valor n mais alto e determina a presença de eixos C2 perpendiculares e planos de espelho. Por exemplo, BF3 tem um eixo principal C3, três eixos C2 perpendiculares e um plano de espelho perpendicular, colocando-o no grupo de pontos D3h.

Question 5

Que papel a teoria dos grupos desempenha na teoria dos orbitais moleculares para complexos de metais de transição?

Accepted Answer

A teoria do grupo gera combinações lineares adaptadas à simetria de orbitais atômicos representando ligantes em complexos de metais de transição. Os cientistas criam representações redutíveis de orbitais atômicos de ligantes e as reduzem a representações irredutíveis. As representações de simetria do centro metálico e dos ligantes são comparadas em diagramas de orbitais moleculares. Orbitais com simetria correspondente se sobrepõem para formar orbitais moleculares de ligação e anti-ligação, permitindo a previsão da geometria e das propriedades de ligação do complexo.

Question 6

Como a espectroscopia Raman difere da espectroscopia IR na detecção de vibrações moleculares?

Accepted Answer

A espectroscopia de IR detecta vibrações que alteram o momento dipolar, enquanto a espectroscopia Raman detecta vibrações que envolvem mudanças na polarizabilidade da nuvem de elétrons. Por exemplo, uma extensão simétrica de CO2 é inativa para IR porque não altera o momento dipolar, mas é ativa para Raman porque os elétrons se movendo para longe dos núcleos alteram a polarizabilidade. A teoria dos grupos identifica modos ativos tanto para IR quanto para Raman usando o mesmo método geral de aplicação de operações de simetria.

Question 7

Que procedimento experimental determina se um complexo de carbonila de molibdênio é o isômero cis ou trans?

Accepted Answer

Primeiro, sintetize o complexo usando um Linha Schlenk para manipular reagentes sensíveis ao ar, depois adquira um espectro IR do produto dissolvido em hexanos. Conte o número de estiramentos CO observados no espectro. Compare isso com as previsões da teoria de grupos: o isômero cis mostra quatro estiramentos CO ativos em IR enquanto o isômero trans mostra um. O complexo Mo(CO)4[P(OPh)3]2 isolado é identificado como cis se os picos aparecerem em 2046, 1958 e 1942 cm-1, com um possível quarto pico em maior resolução.

Aplicação da Teoria dos Grupos à Espectroscopia de IV - Questionário de avaliação