分子的對稱性課件

第十二章

分子的對稱性對稱操作：物體變換，其最后的位置與最初位置是物理上不可分辨的，以及物體中各對的點的距離保持不變；對稱元素與對稱操作的區(qū)別：對稱元素是一個幾何上存在的物，相對于它的是進(jìn)行一個對稱操作。對稱元素:旋轉(zhuǎn)軸對稱操作:旋轉(zhuǎn)12.1對稱元素與對稱操作分子中的四類對稱操作及相應(yīng)的對稱元素如下:BF1F2F3120°BF3F1F2(a)(b)（1）n重對稱軸與對稱操作物體有1個軸線，繞此軸旋轉(zhuǎn)2Π/n弧度給出與原來位置在物理上不可分辨的構(gòu)型，就稱此軸為n重對稱軸,符號為Cn

.其操作為BF1F2F3180°BF1F3F2C2（2）對稱面與反映操作

分子中有一個平面，如果所有的核通過此平面的反映給出與原來分子在物理上不可分辨的構(gòu)型，則該平面就是對稱面σ，這種操作就是反映操作(3)對稱中心與反演操作分子中若存在一點,將每個原子通過這一點引連線并延長到反方向等距離處而使分子復(fù)原,這一點就是對稱中心i,這種操作就是反演.物體有一個Sn軸，如果繞此軸轉(zhuǎn)動2π/n弧度（n為整數(shù)），隨之對垂直于此軸的一個平面進(jìn)行反映，把物體移到與原來的在物理上不可分辨的位置。試觀察以下分子模型并比較:(4)旋轉(zhuǎn)-反映軸與旋轉(zhuǎn)反應(yīng)操作

(1)重疊型二茂鐵具有S5，所以,C5和與之垂直的σ也都獨立存在；

(2)甲烷具有S4，且只有C2與S4共軸，但C4和與之垂直的σ并不獨立存在.CH4中的映軸S4與旋轉(zhuǎn)反映操作注意:C4和與之垂直的σ都不獨立存在2面：包含主軸vs對稱面面：包含主軸且平分相鄰軸夾角面：垂直于主軸hsdsCn例如,先作二重旋轉(zhuǎn)，再對垂直于該軸的鏡面作反映，等于對軸與鏡面的交點作反演.兩個或多個對稱操作的乘積必定也是一個對稱操作1、如有一真對稱軸，分子偶極矩必定位于此軸上2、如有兩個或更多個不重合的對稱軸，分子不能有偶極矩3、如有有一個對稱面，偶極矩必定位于此平面內(nèi)4、如有幾個對稱面，分子偶極矩必定位于這些平面的交線上5、有對稱中心的分子不能有偶極矩

12.3對稱性與偶極矩(具有Sn的)分子鏡象分子反映旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)反映根據(jù)n的不同可以寫出:

結(jié)論：具有σ、或i、或S4的分子,可通過實際操作與其鏡象完全迭合，稱為非光學(xué)活性分子。第一種情況:分子有Sn

，該分子是非光學(xué)活性的例：一個分子可有一個對稱元素而仍有光學(xué)活性；如果有Cn軸存在而無Sn軸，可有光學(xué)活性。(沒有Sn的)分子鏡象分子旋轉(zhuǎn)反映反映旋轉(zhuǎn)第二種情況:分子不具有Sn(也就沒有σ、或i、或S4),它可能是光學(xué)活性的。12.5

對稱點群分子中全部對稱操作的集合構(gòu)成分子點群.分子點群可以歸為四類:(1)無Cn軸的群：包括C1、Cs、Ci;(2)有1個Cn軸的群:包括Cn、Cnh、Cnv;(3)有1個Cn軸和n個C2軸的群：包括Dn、Dnh、Dnd;(4)有多于1個Cn軸(n>2)的群：包括Td、Th、Oh、Ih等;HOClCs

群:僅有的對稱操作是一個對稱面對稱中心Ci群:僅有對稱元素是對稱中心Cn

群：僅有的對稱元素是一個Cn軸.有一個Cn軸的群:

包括Cn、Cnh、Cnv

、2C

Cnh群:除有一條n次旋轉(zhuǎn)軸Cn外，還有與之垂直的一個鏡面σh.C2h群:反式二氟乙烯

C2垂直于熒光屏,

σh

在熒光屏上若n為偶數(shù),Cn軸也是C2軸,屬于Cnh的分子有對稱中心

Cnv群：分子有一個Cn軸和n個豎直的對稱面（通過Cn軸）

H2O中的C2和兩個σvC3v

：NF3

有一個Cn軸和n個C2的群:包括Dn、Dnh、DndDn群:一個分子有一個Cn軸和n個垂直于Cn的C2軸相鄰的C2軸的夾角是π/n弧度有多于一個Cn軸（n>2）的群：包括Td、Th、Oh、Ih

等Td

群：一個正四面體的對稱操作組成此群CH4O