在分子中,原子固定在其平衡位置上,其空间排列是对称的图象。利用对称性原理探讨分子的结构和性质,是人们认识分子的重要途径,是了解分子结构和性质的重要方法。分子对称性是联系分子结构和分子性质的重要桥梁之一。
在化学研究中,我们经常要确定一个分子、离子或原子簇所属的对称点群。如果分子M所具有的对称元素的所有对称操作形成一个完全集合G,我们就说分子M的对称性属于点群G。由于群论原理制约,某个分子具有的对称元素和可能进行的对称操作是有限的,所以分子点群大致可分为几类:Cn
、Cnv、Cnh 、Dn、Dnh、Dnd及高阶群。
以下分类介绍:Cn 、Cnv、Cnh
、Dn、Dnh、Dnd及高阶群
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分子点群Cn
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若分子只有n重旋转轴,它就属于Cn群,群元素为{E,Cn,Cn2 … Cnn-1}。这是n阶循环群。 |
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现以二氯丙二烯(图I)为例说明。
该分子两个H\C/Cl碎片分别位于两个相互垂直的平面上,C2轴穿过中心C原子,与两个平面形成45°夹角。C2轴旋转180°,两个Cl,两个H和头、尾两个C各自交换,整个分子图形复原。我们说它属于C2点群,群元素为{E,C2}。
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II. H2O2分子(动画)
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H2O2分子(图II)是C2群的又一个例子,H2O2象躺在一本打开的书上,C2轴穿过O-O键的中心和两个H连线的中心。(鼠标移到图片上可显示动画,鼠标移出后动画停止)
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1,3,5-三甲基苯(图III)是C3点群的例子,若不考虑甲基上H原子,分子的对称性可以很高,但整体考虑,C6H3(CH3)3只有C3对称元素。C3轴位于苯环中心,垂直于苯环平面,分子绕C3轴转动120°,240°都能复原。
旋转一定角度的三氯乙烷(图IV)也是C3对称性分子。
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III. 1,3,5-三甲基苯
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IV. CH3CCl3
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