分子的對(duì)稱(chēng)性

1、分子的對(duì)稱(chēng)性,對(duì)稱(chēng)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(duì)的點(diǎn)的距離保持不變； 對(duì)稱(chēng)元素與對(duì)稱(chēng)操作的區(qū)別：對(duì)稱(chēng)元素是一個(gè)幾何上存在的物，相對(duì)于它的是進(jìn)行一個(gè)對(duì)稱(chēng)操作,對(duì)稱(chēng)元素: 旋轉(zhuǎn)軸,對(duì)稱(chēng)操作: 旋轉(zhuǎn),12.1 對(duì)稱(chēng)元素與對(duì)稱(chēng)操作,分子中的四類(lèi)對(duì)稱(chēng)操作及相應(yīng)的對(duì)稱(chēng)元素如下,120,a,b,1）n重對(duì)稱(chēng)軸與對(duì)稱(chēng)操作,物體有1個(gè)軸線(xiàn)，繞此軸旋轉(zhuǎn)2/n弧度給出與原來(lái)位置在物理上不可分辨的構(gòu)型，就稱(chēng)此軸為n重對(duì)稱(chēng)軸, 符號(hào)為Cn . 其操作為,180,C2,2）對(duì)稱(chēng)面與反映操作,分子中有一個(gè)平面，如果所有的核通過(guò)此平面的反映給出與原來(lái)分子在物理上不可分辨的構(gòu)型，則該平

2、面就是對(duì)稱(chēng)面，這種操作就是反映操作,3) 對(duì)稱(chēng)中心與反演操作,分子中若存在一點(diǎn),將每個(gè)原子通過(guò)這一點(diǎn)引連線(xiàn)并延長(zhǎng)到反方向等距離處而使分子復(fù)原,這一點(diǎn)就是對(duì)稱(chēng)中心i,這種操作就是反演,對(duì)于晶體中任何一個(gè)原子來(lái)說(shuō)，在中心點(diǎn)的另一側(cè)，必能 找到一個(gè)同它相對(duì)應(yīng)的同類(lèi)原子，互相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)原子和 中心點(diǎn)同在一條直線(xiàn)上，且到中心點(diǎn)有相等距離。這個(gè)中 心點(diǎn)即是對(duì)稱(chēng)中心，通常稱(chēng)之為對(duì)稱(chēng)心,物體有一個(gè)Sn軸，如果繞此軸轉(zhuǎn)動(dòng)2/n弧度（n為整數(shù)），隨之對(duì)垂直于此軸的一個(gè)平面進(jìn)行反映，把物體移到與原來(lái)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

3、以, C5和與之垂直的也都獨(dú)立存在,2) 甲烷具有S4，且只有C2與S4共軸，但C4和與之垂直的并不獨(dú)立存在,CH4中的映軸S4與旋轉(zhuǎn)反映操作,注意: C4和與之垂直的都不獨(dú)立存在,任何對(duì)稱(chēng)面都有一個(gè)垂直于它的S1軸,任何通過(guò)對(duì)稱(chēng)中心的軸是一個(gè)S2軸,如果一物體有一Cn軸，并且有一對(duì)稱(chēng)面垂直于此軸，則此軸Cn也是一個(gè)Sn軸,例如,先作二重旋轉(zhuǎn)，再對(duì)垂直于該軸的鏡面作反映，等于對(duì)軸與鏡面的交點(diǎn)作反演,兩個(gè)或多個(gè)對(duì)稱(chēng)操作的乘積必定也是一個(gè)對(duì)稱(chēng)操作,1、如有一真對(duì)稱(chēng)軸，分子偶極矩必定位于此軸上 2、如有兩個(gè)或更多個(gè)不重合的對(duì)稱(chēng)軸，分子不能有偶極矩 3、如有有一個(gè)對(duì)稱(chēng)面，偶極矩必定位于此平面內(nèi) 4、如

4、有幾個(gè)對(duì)稱(chēng)面，分子偶極矩必定位于這些平面的交線(xiàn)上 5、有對(duì)稱(chēng)中心的分子不能有偶極矩,12.3 對(duì)稱(chēng)性與偶極矩,將分子與其鏡象的旋光度分別記作R與R ，則 (1) 無(wú)論非光學(xué)活性分子還是光學(xué)活性分子， 都有R = - R； (2) 對(duì)非光學(xué)活性分子，又有R = R,12.4 對(duì)稱(chēng)性和光學(xué)活性,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(xiě)出: 結(jié)論：具有、或i、或S4的分子,可通過(guò)實(shí)際操作與其鏡象完全迭合，稱(chēng)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(gè)分子可有一個(gè)對(duì)稱(chēng)元素而仍有光學(xué)活性；如果有Cn軸存在而無(wú)Sn軸，可有光學(xué)活性,沒(méi)有Sn的)

5、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(méi)有、或i、或S4), 它可能是光學(xué)活性的,12.5 對(duì)稱(chēng)點(diǎn)群,分子中全部對(duì)稱(chēng)操作的集合構(gòu)成分子點(diǎn)群. 分子點(diǎn)群可以歸為四類(lèi): (1) 無(wú)Cn軸的群：包括C1、Cs 、Ci ; (2)有1個(gè)Cn軸的群: 包括Cn 、Cnh 、Cnv ; (3)有1個(gè)Cn軸和n個(gè)C2軸的群：包括Dn、Dnh、Dnd ; (4) 有多于1個(gè)Cn軸(n2)的群：包括Td 、Th 、Oh 、Ih 等,無(wú)任何對(duì)稱(chēng)元素,無(wú)Cn軸的群: 包括C1 、Cs 、Ci,HOCl,Cs 群:僅有的對(duì)稱(chēng)操作是一個(gè)對(duì)稱(chēng)面,對(duì)稱(chēng)中心,Ci 群: 僅有對(duì)稱(chēng)元素 是

6、對(duì)稱(chēng)中心,Cn 群：僅有的對(duì)稱(chēng)元素是一個(gè)Cn 軸,有一個(gè)Cn軸的群: 包括Cn 、Cnh 、Cnv,2,C,Cnh群:除有一條n次旋轉(zhuǎn)軸Cn外，還有與之垂直的一個(gè)鏡面h,C2h群: 反式二氟乙烯,C2垂直于熒光屏, h 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(duì)稱(chēng)中心,C3h 群,R,R,R,C3垂直于熒光屏, h 在熒光屏上,Cnv群：分子有一個(gè)Cn軸和n個(gè)豎直的對(duì)稱(chēng)面（通過(guò)Cn軸,H2O中的C2和兩個(gè)v,C3v ：NF3,有一個(gè)Cn軸和n個(gè)C2的群:包括Dn、Dnh、Dnd,Dn 群: 一個(gè)分子有一個(gè)Cn軸和n個(gè)垂直于Cn的C2軸 相鄰的C2軸的夾角是/n弧度,Dnh : 分子有一個(gè)Cn軸，n個(gè)C2軸，以及1個(gè)垂直于Cn軸的h對(duì)稱(chēng)面,D3h 群 ：BF3,主軸垂直于熒光屏. h在熒光屏上,D6h群：苯,Dnd: 分子有一個(gè)Cn軸，n個(gè)C2軸和n個(gè)豎直的對(duì)稱(chēng)面通過(guò)Cn軸并平分兩相鄰的C2軸的夾角,有多于一個(gè)Cn軸（n2）的群：包括Td 、Th 、Oh 、Ih 等,Td 群：一個(gè)正四面體的對(duì)稱(chēng)操