Química · FUNDATEC · 2024 | Questão sqc-qg161931

GabaritoE — As classificações em Cn e Dn são caracterizadas pela presença de planos de simetria.

Simetria molecular e teoria de grupos

Gabarito: letra E. A alternativa E está incorreta porque as classificações em Cn e Dn não são caracterizadas pela presença de planos de simetria — na verdade, os grupos Cn e Dn são definidos exclusivamente por eixos de rotação próprios (Cn) e, no caso de Dn, pela presença de eixos C₂ perpendiculares ao eixo principal. A presença de planos especulares (σ) é que gera os grupos Cnh, Cnv, Dnh e Dnd, não os grupos Cn e Dn puros.

A teoria de grupos aplicada à simetria molecular classifica as moléculas em grupos pontuais com base nos elementos de simetria que elas possuem: eixos de rotação próprios (Cn), planos especulares (σ), centro de inversão (i) e eixos impróprios (Sn). A hierarquia de classificação segue uma lógica: primeiro identifica-se o eixo principal (o de maior ordem), depois verifica-se a presença de eixos C₂ perpendiculares (que distinguem os grupos D dos grupos C e S), e então a presença de planos especulares (σh, σv, σd) define os subgrupos. A pegadinha da banca está em associar os grupos Cn e Dn a planos de simetria, quando na verdade esses grupos são caracterizados apenas por eixos de rotação — os planos são elementos adicionais que geram outras classificações.

Grupos pontuais de simetria

1Eixo principal (Cn)
- Sem C₂ perpendicular
  - Grupo C
    - Com σh → Cnh
    - Com σv → Cnv
    - Sem planos → Cn
  - Grupo S (eixo impróprio)
- Com C₂ perpendicular
  - Grupo D
    - Com σh → Dnh
    - Com σd → Dnd
    - Sem planos → Dn

LEVEL · soulevel.com.br

Alternativa A — ✅ Correta

A presença de um eixo C₂ perpendicular ao eixo principal Cn é o que diferencia os grupos D (que possuem esses eixos) dos grupos C e S (que não os possuem). Por exemplo, a molécula de BF₃ (D3h) tem três eixos C₂ perpendiculares ao eixo C₃, enquanto a amônia (C3v) não tem nenhum. A afirmação está correta.

Alternativa B — ✅ Correta

Dentro do grupo C, se houver um plano especular perpendicular (σh) ao eixo principal, a molécula é classificada como Cnh. Exemplo: o ácido bórico B(OH)₃ tem um plano σh perpendicular ao eixo C₃, sendo C3h. A afirmação está correta.

Alternativa C — ✅ Correta

Dentro do grupo D, a ausência de σh e a presença de planos diédricos (σd) — que contêm o eixo principal e bissetam os eixos C₂ — classificam a molécula como Dnd. Exemplo: o íon [Fe(ox)₃]³⁻ é D3d. A afirmação está correta.

Alternativa D — ✅ Correta

A presença de um eixo impróprio Sn colinear com o eixo principal Cn diferencia a classificação entre S₂n e Cn. Um eixo S₂n é equivalente a uma rotação de 360°/2n seguida de reflexão num plano perpendicular; quando n é ímpar, S₂n é equivalente a Cn combinado com i, mas a afirmação está correta ao apontar que a existência do eixo impróprio é o que distingue os grupos S dos grupos C.

Alternativa E — ❌ Incorreta ⟵ GABARITO

A afirmação está errada: os grupos Cn e Dn são caracterizados apenas pela presença de eixos de rotação próprios (Cn e, no caso de Dn, também os C₂ perpendiculares). A presença de planos de simetria (σ) é que gera os grupos Cnh, Cnv, Dnh e Dnd. Por exemplo, a água (C2v) tem planos σv, mas o grupo C2 puro não tem nenhum plano; o peróxido de hidrogênio (C2) é um exemplo de molécula sem planos. Portanto, a alternativa E é a incorreta pedida.

NÃO CAIA NESSA!

A banca troca o critério de classificação: os grupos Cn e Dn são definidos por eixos de rotação, não por planos. O candidato que memoriza apenas os nomes (Cnh, Cnv, Dnh, Dnd) pode associar erroneamente a presença de planos a todos os grupos, mas os grupos "puros" Cn e Dn não possuem planos de simetria. Fique atento: a presença de σh gera Cnh/Dnh; a presença de σv gera Cnv; a presença de σd gera Dnd — mas a ausência total de planos mantém o grupo como Cn ou Dn.

Gabarito: letra E