《分子对称性》PPT课件

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1、第四章分子对称性Chapter4.MolecularSymmetryandIntroductiontoGroupTheory4.1对称性概念4.2分子中的对称操作与对称元素4.3分子点群4.4分子对称性与偶极矩、旋光性的关系4.4.1分子的对称性与偶极矩4.4.2分子的对称性与旋光性Contents第四章目录判天地之美,析万物之理。——庄子在所有智慧的追求中，很难找到其他例子能够在深刻的普遍性与优美简洁性方面与对称性原理相比.——李政道4.1对称性概念生物界的对称性电荷对称:一组带电粒子极性互换,其相互作用不变(但在弱相互作用下这种对称被部分破坏).建筑艺术中的对称性文学中的对称性——回文将这

2、首诗从头朗诵到尾,再反过来,从尾到头去朗诵,分别都是一首绝妙好诗.它们可以合成一首“对称性”的诗，其中每一首相当于一首“手性”诗.悠悠绿水傍林偎日落观山四望回幽林古寺孤明月冷井寒泉碧映台鸥飞满浦渔舟泛鹤伴闲亭仙客来游径踏花烟上走流溪远棹一篷开开篷一棹远溪流走上烟花踏径游来客仙亭闲伴鹤泛舟渔浦满飞鸥台映碧泉寒井冷月明孤寺古林幽回望四山观落日偎林傍水绿悠悠对称操作：不改变图形中任何两点的距离而能使图形复原的操作叫做对称操作；对称操作据以进行的几何要素叫做对称元素.分子中的四类对称操作及相应的对称元素如下:4.2分子的对称操作与对称元素对称元素:旋转轴对称操作:旋转请单击按钮观看动画（1）旋转操作与

3、旋转轴分子中若存在一条轴线，绕此轴旋转一定角度能使分子复原，就称此轴为旋转轴,符号为Cn.旋转可以实际进行，为真操作；相应地，旋转轴也称为真轴.H2O2中的C2(旋转轴上的椭圆形为C2的图形符号。类似地，正三角形、正方形、正六边形分别是C3、C4和C6的图形符号）旋转操作和对称轴C3旋转2/3等价于旋转2(复原)基转角=360/nC3—三重轴，逆时针。操作（2）反映操作与镜面分子中若存在一个平面，将分子两半部互相反映而能使分子复原，则该平面就是镜面σ，这种操作就是反映.请单击按钮观看动画对称面也即镜面(mirror)d包含主轴且等分两个副轴夹角的对称面。HHOv1v2C2C2d

4、一般xz为h——垂直主轴的面xy，yz为v——通过主轴的面xyz(x,y,z)(x,-y,z)(3)反演操作与对称中心分子中若存在一点,将每个原子通过这一点引连线并延长到反方向等距离处而使分子复原,这一点就是对称中心i,这种操作就是反演.(4)旋转反演操作和反轴In旋转反演是复合操作，是先绕轴转360/n，接着按轴上的中心点进行反演。相应的对称元素为反轴In。旋转反演的两步操作顺序可以反过来.I1=i;I2=hCH4中的3个互相垂直的反轴I4与旋转反演操作旋转反映也是复合操作，是先绕轴转360/n后，再相对垂直于此轴的平面h进行反映。相应的对称元素称为映轴Sn.旋转反映的

5、两步操作顺序可以反过来.(5)旋转反映操作与映轴重叠型二茂铁具有S5，所以,C5和与之垂直的σ也都独立存在。CH4中的映轴S4与旋转反映操作对称操作与对称元素旋转是真操作,其它对称操作为虚操作.例如,先作二重旋转，再对垂直于该轴的镜面作反映，等于对轴与镜面的交点作反演.两个或多个对称操作的结果，等效于某个对称操作.4.3分子点群分子中全部对称操作的集合构成分子点群(pointgroups).分子点群可以归为四类:(1)单轴群:包括Cn、Cnh、Cnv;(2)双面群：包括Dn、Dnh、Dnd;(3)立方群：包括Td、Th、Oh、Ih等;(4)非真旋轴群：包括Cs、Ci、S4等.Cn群：只有一条n

6、次旋转轴Cn.单轴群:包括Cn、Cnh、Cnv点群.这类点群的共同特点是旋转轴只有一条.C2群C2过氧化氢C2轴平分二面角。C3群C3通过分子中心且垂直于荧光屏Cnh群:除有一条n次旋转轴Cn外，还有与之垂直的一个镜面σh.C2h群:N2F2C2h群:反式二氯乙烯C2垂直于荧光屏,σh在荧光屏上C3h群RRRC3垂直于荧光屏,σh在荧光屏上Cnv群：除有一条n次旋转轴Cn外，还有与之相包含的n个镜面σv.H2O中的C2和两个σvC2v群：臭氧C2v群：菲C2与两个σv的取向参见H2O分子C3v：CHCl3C3v：NF3C4v群：BrF5C5v群：Ti(C5H5)C∞v群：N2O双面群：包括Dn

7、、Dnh、Dnd.这类点群的共同特点是旋转轴除了主轴Cn外，还有与之垂直的n条C2副轴.Dn群:除主轴Cn外，还有与之垂直的n条C2副轴(但没有镜面).D2群主轴C2垂直于荧光屏D3：这种分子比较少见，其对称元素也不易看出.[Co(NH2CH2CH2NH2)3]3+是一实例.唯一的C3旋转轴从xyz轴连成的正三角形中心穿过,通向Co;xyz何其相似！C3C2C2C2三条C2旋转轴分别从每个N–N