第4章 分子对称性

《第4章 分子对称性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、结构化学结构化学————第四章第四章分子的对称性分子的对称性第四章1自然界的对称2自然界雪花的对称性图案3故宫博物院的对称排布4对称性的特点这些物体上存在若干个相等的部分，或可以划分为若干个相等的部分。如果把这些相等部分对换一下，就好象没有动过一样（即物体复原），或者说这些相等部分都是有规律重复出现的。具有对称性的图形称为对称图形，“对换”或“复原”的动作称为对称操作。5很多分子的几何形状，即其原子核的空间排布，都表现有某些对称性，这意味着作用于该分子内部电子的核电场也具有这样的对称性，因而其分子轨道必表现有与之

2、相适应的对称性。所谓分子的对称性，是指相对固定的原子核框架的对称性。6一、分子的对称性一、分子的对称性对称元素和对称操作对称性与分子性质群的概念与分子点群71.1.对称元素和对称操作对称元素和对称操作一个对称图形由许多相等的局部图形所构成，这种相等又可分为两种情况：叠合相等镜象相等8立体几何证明，能使有限对称图形中相等部分出现规律性重复（复原）的对称操作只有旋转、反映、反演(或倒反)和旋转反映四种，这些对称操作通常称为(宏观)对称操作。在对称图形中实施某种对称操作时，总要借助于某些辅助性的、假想的几何要素（点、线

3、、面），这样的几何要素称为(宏观)对称元素。9对称操作和对称元素对称操作对称操作对称元素对称元素旋转旋转旋转轴旋转轴反映反映镜面镜面反演反演对称中心对称中心旋转反映旋转反映象转轴象转轴//映轴映轴旋转反演旋转反演反轴反轴10旋转轴和旋转操作旋转操作的特点图形中每一点都绕某一根设想的轴线转动，在转动过程中，该点到轴线的距离始终不变。且绕轴旋转一定角度后，图形复原。该轴线一定通过图形的几何中心。11旋转轴以C表示。其中，n称为轴次，是在旋n转3600过程中，图形复原的次数。相应的旋转操作以Cˆn表示。三重旋转轴

4、C：垂直分子平面。3旋转操作：Cˆ3Cˆ1Cˆ2Cˆ3333CˆEˆ31213镜面和反映操作反映操作的特点在一根垂直于镜面的直线上，位于镜面两侧且距镜面等距离的两点，必定性质完全相同。镜面：σ反映操作：ˆ1415镜面通过主旋转轴：σ。v镜面与主旋转轴垂直：σ。h镜面通过主轴并平分两根C轴的夹角：σ。2d1617对称中心和反演操作反演操作的特点通过对称中心的任一直线上与对称中心等距的两点必性质相同。对称中心：i反演操作：iˆ181920象转轴和旋转反映操作旋转反映操作实际上就是旋转操作后接反映操作的一个组合操作

5、。ˆˆˆˆˆSCnnhhCn相应的轴称为象转轴Sn21在分子中，若独立地存在一个C轴和一个垂直于n它的镜面ˆˆ22σh，则分子必存在Sn轴，且SCnn。当分子中既不存在C，也不存在垂直于C的σ，nnh但S轴往往是存在的。n22反轴和旋转反演操作旋转反演操作实际上就是旋转操作后接反演操作的一个组合操作。ˆˆˆˆˆICnnniiC相应的轴称为反轴In反轴与象转轴两者是相通的,只要选择一中就可以。对分子的对称性采用象转轴S较多，晶体对称性中采用I的较多。nn23分子点群的确定242分子对称性与分子的物理性

6、质对称性与电偶极矩分子的对称性反映出分子中原子核和电子云空间分布的对称性，由此可找出分子正负电荷重心之间的关系，进而可以判断分子偶极矩存在与否和取向。对分子施行某个对称操作不能改变分子的任何物理性质，只能产生等价的分子图形。对称操作不能变更分子偶极矩的大小和方向。25如果分子仅有一个C，则其偶极矩必位于该轴上n（不包括同核双原子分子）。如果分子有两个或多个互不重合的旋转轴，则这个分子不会存在偶极矩。如果分子有几个对称面，则其偶极矩一定位于对称面的交线上。如果分子含有对称中心，不存在偶极矩。分子偶极矩的对称性

7、判据：若分子中只要有两个对称元素仅仅相交于一点时，则分子就不存在偶极矩。26C3S4CH、CCl等分子中，有两个对称元素（S和C）4443交于一点（中心碳原子），故它们没有偶极矩。27C2顺式二氯乙烯分子的两个HHσ相交于C轴，故分子具2C＝C有偶极矩，并且其偶极矩ClCl沿着C2轴取向。HCl反式分子含有对称中心，C＝C故没有偶极矩。ClH28NH的三个σ相交于C轴，故有偶极矩且33取向在C轴上。329Cl平面型反式[PtCl(NH)]由232HCl和[Pt(NH)]2+反应得34H3N－Pt－NH3到，存在对称中

8、心，没有偶Cl极矩。C、σ2NH3平面型顺式[PtCl(NH)]由232HN－Pt－ClNH·HO和[PtCl]2-反应得3322到，有偶极矩。Cl30对称性与光学活性光学活性分子：能使偏振光的偏振平面旋转。光的振幅平面与前进方向垂直有机化学中经常有含不对称C原子的分子导致旋光异构现象。3132有机化学中常用有无不对称碳原子作为有无旋光性的标准