《物质结构》PPT课件

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1、第三章分子的对称性和点群二、分子的点群分子的对称操作的集合构成群1.轴向群(1)Cn群分子只有一个n次旋转轴n个群元素分子的对称操作为点操作点群分子点群分类第二节点群C1群CHFClBrH2O2C2群非交叉非重叠CH3-CCl3C3群(2)Cnv群分子有一个n次旋转轴和n个包含该轴的对称面。2n个群元素H2ONH3C2v群C3v群无对称中心的线形分子Cv群(3)Cnh群分子有一个n次旋转轴和一个垂直于该轴的对称面2n个群元素反式CHCl=CHClC2h群只有一个对称面而没有其它任何对称元素的分子角形分子HOCl

2、C1h群=Cs(4)Sn群分子有一个n次象转轴n为偶数椅式环己烷S6群n个群元素反式CHClBr-CHClBrS2群=Ci群2.二面体群(1)Dn群有一个主轴和n个垂直于主轴的2次旋转轴的分子2n个群元素部分交错式的CH3-CH3D3群(2)Dnh群除具有Dn群的对称元素外，还有一个垂直于主轴的对称面乙烯CH2=CH2D2h群4n个群元素有对称中心的线形分子I3Dh群D3h群三氟化硼(BF3)乙烷重叠型D3h群XeF4D4h群(3)Dnd群在Dn群的对称元素基础上加上n个对称面4n个群元素丙二烯(CH2=C=

3、CH2)D2d群交错式乙烷(CH3-CH3)D3d群交错式二茂铁D5d群3.立方群分子有多个高次旋转轴(n3)(1)Td群对称元素有4个C3轴，3个C2轴，3个S4轴(与3个C2轴重合)和6个d平面24个对称操作分成5类具有正四面体构型的分子CH4P4(白磷)YX在Td群中,你可以找到一个四面体结构.打开P4分子，对照以下讲解自己进行操作：从正四面体的每个顶点到对面的正三角形中点有一条C3穿过,所以共有4条C3,可作出8个C3对称操作。Z从正四面体的每两条相对的棱中点有一条S4穿过,6条棱对应着3条S4.每个

4、S4可作出S41、S42、S43三个对称操作，共有9个对称操作.但每条S4必然也是C2，S42与C2对称操作等价，所以将3个S42划归C2，穿过正四面体每条棱并将四面体分为两半的是一个σd,共有6个σd。(2)Oh群分子的对称元素有3个C4轴，4个C3轴，6个C2轴，3个h平面，6个d平面，3个S4轴，4个S6轴和对称中心i48个对称操作分为10类具有正八面体，立方体构型的分子SF6立方烷下面从正方体看Oh群的48个对称操作：E8C36C26C43C2（=C42）i6S48S63σh6σd穿过每两个相对棱心有

5、一条C2;这样的方向共有6个(图中只画出一个)；此外还有对称中心i.zyx每一条体对角线方向上都有一条S6（其中含C3）;这样的方向共有4个(图中只画出一个);每一个坐标轴方向上都有一条S4（其中含C2）与C4共线.这样的方向共有3个(图中只画出一个);对称中心i在正方体中心σhσdzyx正八面体与正方体的对称性完全相同.只要将正八面体放入正方体,让正八面体的6个顶点对准正方体的6个面心,即可看出这一点.当然,正八面体与正方体的棱不是平行的,面也不是平行的,相互之间转过一定角度.例如,正方体体对角线方向的S6（

6、其中含C3）在正八面体上穿过三角形的面心.处于坐标平面上的镜面是σh.这样的镜面共有3个(图中只画出一个);包含正方体每两条相对棱的镜面是σd.这样的镜面共有6个(图中只画出一个).Ih:120阶群,在目前已知的分子中，对称性最高的就属于该群.对称操作：Ei12C512S1012C5212S10320C320S615C215σh=120C60三、分子点群的确定步骤DhTdCsSnCiC1DnhDndDnCnhCnVCnCVOh四、群的乘法表“乘法”定义为一个操作后接另一个对称操作NH3分子属C3v群C3v群乘

7、法表(1)h阶群的乘法表由h行和h列构成(2)注意两个对称操作相乘的次序(3)群中的每个元素在乘法表的每一行和每一列中只出现一次(4)乘法表中不可能有两行或两列完全相同特点相似变换若X和A是群G中的两个元素，且有X-1AX=B，B叫做A借助于X所得的相似变换A和B是互为共轭共轭类：群中相互共轭的元素的集合用群中所有元素对进行相似变换和为一类自成一类为一类子群群中的小群子群的阶gh/g=k五、分子的偶极矩和旋光性的预测1.分子偶极矩的预测分子偶极矩：分子正负电荷重心间距r与电荷量q的乘积,方向规定为从正到负偶极矩必

8、须坐落在分子的对称元素上(1)如果分子有n次旋转轴，则偶极矩必位于该轴上；(2)如果分子有一个对称面，则偶极矩必位于此面上；(3)当分子有多个对称面时，则偶极矩必位于它们的交线上；(4)如果分子有两个对称元素相交于一点，那么偶极矩只能位于两个对称元素的交点上。判据：若分子中有两个或两个以上的对称元素交于一点，该分子必无偶极矩，否则就有偶极矩。属于C1，Cs，Cn，Cnv群