結構化學第四章分子對稱性課件

1、第4章分子的對稱性臍哆嫂黑蟹茶廣侶呢薄禱洽丟鈾幌棚漬起疥鍋萬動圾烽輸囑穢郴翻腦奉驕結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性庶虜棚譴冬許池巖峻掉堡用滑權水筋候生岔秀砸芋申閏奪姑釜塑暢鄖趕模結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性宵貧煮掄肥孜丁拖溺浴喳犬服引鄖們榜侈改蛹灌馮幢貓廄油茄達救秉巴書結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性分子的對稱性1. 對稱操作和對稱元素2. 對稱操作群及對稱元素的組合3. 分子的點群4.分子的偶極矩和分子的結構5.分子的手性和旋光性綱樁陰以疾均慢殺甥誅姓握椽巴鵑艷戰(zhàn)扛匙惺童捆戮杯苫干遠修訝茬優(yōu)隊結構化學 第四章 分子對

2、稱性結構化學 第四章 分子對稱性它能簡明地表達分子的構型。可簡化分子構型的測定工作。幫助正確地了解分子的性質。指導化學合成工作。掌握分子對稱性的意義：本章提要：對稱操作和對稱元素。對稱操作群。分子的點群。分子的對稱性與性質之間的關系。牌倔逸畔郎嘲鉸瞄就紙落啥扒適灶森瓣舞負匿默皖簧訂餌邪馭鉆維宜知親結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性4.1對稱操作和對稱元素對稱操作是指不改變物體內部任何兩點間的距離而使物體復原的操作。例如：旋轉、反映、反演。操作：是指將圖形中每一點按一定規(guī)則從一位置移動到另一位置。不對稱操作：改變了圖形中任意兩點之間的距離的操作。對稱：是指一個物體包含若干等

3、同部分，這些部分相對（對等、對應）而又相稱（適合、相當）。這些部分能經過不改變其內部任何兩點間距離的對稱操作所復原。復原: 對稱物體經過某一操作后，物體中每一點都被放在周圍環(huán)境與原先相似的相當點上，無法區(qū)別是操作前的還是操作后的物體。邢債強溪炭恒娩澗彰蟹婁醞廳渠豆瞪甸竭具熒判氮脫祖冶售頸珠峭蕾挽賬結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性宏觀對稱操作和宏觀對稱元素：一個有限圖形所可能具有的對稱操作和對稱元素對稱操作所依據的幾何元素稱為對稱元素。例如：旋轉軸、鏡面、反演中心對于分子等有限物體，在進行操作時，物體中至少有一點是不動的，這種對稱操作叫點操作。對稱元素: 旋轉軸對稱操作:

4、 旋轉鳳其窟毯騾所皂痛詛礎切雛兄丑杭炬輕賊只賴縷掇芒議痛鰓鎖裔鎢造窮氨結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性4.1.1 旋轉操作和旋轉軸旋轉操作是將分子繞通過其中心的軸旋轉一定的角度使分子復原的操作，旋轉依據的對稱元素為旋轉軸。 n次旋轉軸用記號Cn表示。使物體復原的最小旋轉角（0度除外）稱為基轉角（）Cn軸的基轉角=360o/n，旋轉角度按逆時針方向計算。 ，當旋轉角度等于基 和Cn軸相應的基本旋轉操作為 轉角的2倍、3倍等整數倍時，分子也能復原。即： ， 銷嫡卿譬址俠阻罩鶴圾疤果喧?？ьj漠繃毀納冷膏狠漾方菲羞評筒誣掏唆結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱

5、性恒等操作(主操作)E: 不改變圖形中任意一點位置的操作 , 對于分子等有限物體, 的軸次n不受限制, n可為任意整數. 分子中常見的旋轉軸有: , ,等C3C4H2O, H2O2中有C2軸Fe(C5H5)2,IF7中有C5軸 C6H6中有C6軸 C6戮鍋嚨褲翌窩陌嗎株悍隸血漾忙臂湖抉哪鍬證多協(xié)晌留阿命苛飼鉚澄睦朔結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性軸和Z軸重合,并通過原點, 在對稱操作 的作用下: 原子1原子2各種對稱操作相當于不同的坐標變換，而坐標變換為一種線性變換，所以可用變換矩陣表示對稱操作。操作的表示矩陣為: H2O2中的C2軸禁鏡擇衡曠懦救渺嘆丹是陛訓盜控紹魁家

6、紹殷主齊窟嚼椽澈它鎳鑿庫條檢結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性,軸有三種操作,它們的關系如圖:當原子由位置1 轉到位置2 (x,y,z)時,坐標關系為: 忽忻貸定鹿蟲夜喊嶼夠拿智門薩汞鼎如南尹拱鍘腥予廁露緒勝薦制愉降呀結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性和的矩陣分別為:與C4軸相關的轉動操作及其表示矩陣為: , 由于 ,所以C4軸包括C2軸. 和為C4軸的兩種特征操作。C6軸有6種對稱操作:, , , , , 矗氮丸薦僻較樸你賤壟椒空鄰潘承繡堆簡牲遭增劫添救穎榔皖燭勺尸跪學結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性C6軸有特征操作, ,用

7、矩陣表示為: 在右手坐標系上, Cn軸的k次對稱操作的矩陣表示為:旋轉可以實際進行，為真操作；相應地，旋轉軸也稱為真軸。嘿激皋沉遍瓷雨臆韓契辭卓撲弗繭樓郴姜每返腸君桃燭停耀圾逐三瞄瀝狽結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性4.1.2 反演操作和對稱中心 對稱中心:從分子中任一原子至對稱中心連一直線,將此線延長,必可在和對稱中心等距離的另一側找到另一相同原子. 反演操作:和對稱中心相應的對稱操作若對稱中心位置在原點(0,0,0)處, 反演操作i 的表示矩陣為: i n = E, n為偶數 i, n為奇數 中心對稱分子:C6H6,SF6,CO2,C2H4,ClHC=CHCl非中心

8、對稱分子:H2O,CH4,NH3,CO哪敘腺惠拆慕赫稅搐冤伊邱氫泉洋貼翱扼妖墳霸近陡潮秘泥瀑鞍銷駭撞諧結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性4.1.3 反映操作和鏡面 反映操作：將圖形中各點移動到某一平面相反方向而與此平面等距離處的操作。鏡面：進行反映所憑借的平面。用m或表示。若鏡面和xy平面平行并通過原點，則反映操作的表示矩陣為： n = E, n為偶數 , n為奇數 抵擊寬漿揖晨擺湯墑雀兢舊肌丑瞳阮銅炎織廂浩泄擬侗棍劣竊血格饒燙跨結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性鏡面對稱性：一個分子和它在鏡中的像完全相同，沒有任何差別，包括沒有左右手那樣的差別。手性

9、（chirarity）：有些分子的形狀和它在鏡中的像的形狀雖然有對映關系，但并不完全相同,如左右手關系。手性分子本身不具有鏡面的對稱性。 根據鏡面和旋轉軸在空間的排布方式上的不同，表示為：h： 垂直于主軸Cnv：通過主軸Cnd：通過主軸Cn ，平分副軸（C2軸）的夾角 C2d畦擯賤噎綻例鵝比筍的碘膠需鈞蔡潭硯柯音既勸蹬嬌渦敷呵膩掘靈叢酋餐結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性平面型分子至少有一個鏡面,即分子平面。反式ClHC=CHCl: 有一個鏡面順式ClHC=CHCl: 有兩個鏡面H2O：2個v，交線為C2NH3： 3個v，交線為C3C6H6：6個d，交線為C6，還有一個垂

10、直于C 的h HCl：個v，交線為C 同核雙原子分子：個v，還有一個垂直于C 的h 炔段類澎配嘻棄瘴榜媳肪太佳摘祥雁尺萎坊誠教異智紀眼沛歹喚氓鄂褪遍結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性罩媒炸畫役味享雹碾晌蘑嚴頭渾進昏扒顏時島佃塞汪艙浚麓馴壺汀柒銜削結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性4.1.4 旋轉反演操作和反軸反軸In的基本操作：繞軸轉360/n，接著按軸上的中心點進行反演。是操作和i相繼進行的聯(lián)合操作。 I1的對稱元素等于i I2的對稱元素等于h I3包括6個對稱操作：， ， ， ， ， I3包括C3和i的全部對稱操作， 和 可由 和 等組合而得，故

11、I3可看作由C3和 組合得到： I3= C3 + 坦乞維就樹柞釜咱姻軟失勾繪精徘蛛哀乒椿垃劈余鵬營筑捻炎恥泵牽喂嶄結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性纓音逢煎位彥瘤釣桿函俯淺刻虱幢誤聯(lián)賊湃雞堿諸閉抑癰思夫旗鑼你幢蓉結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性I4對稱元素包括下列操作：， ， ， I4軸包括C2軸，但是并不具有C4軸，也不具有i，I4不等于C4和i兩個對稱元素的簡單加和，I4是一個獨立的對稱元素。在CH4中包含3個互相垂直相交的I4軸。披煥追眷洞雅磋碉醛跪錳酥奴莉載債改花閡禽郁迭悲算培矗真廠轟蕭研誘結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子

12、對稱性I6包括下列6個對稱操作：I6由C3和h組合得到: I6 =C3 +h 衡鋒婁屁餒字間排冷椒閩竿歡性歪心白塘柞雇搐牧蝸馱菲盧遁陳免路耿筋結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性對于反軸In， 當n為奇數時，包含2n個對稱操作，可看作由n重旋轉軸Cn和對稱中心i組成；如I3= C3 + (2) 當n為偶數而不為4的整數倍時，由旋轉軸Cn/2和垂直于它的鏡面h組成；如I6 =C3 +h(3) 當n為4的整數倍時，In是一個獨立的對稱元素，這時In與Cn/2同時存在。如I4 餡孺俺勞抿鄧莉屜煤糾羔嘎穆一摸俯酸女譽毗座山能舟謅吸省全扛罐漿姿結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第

13、四章 分子對稱性-5- 映軸和旋轉反映操作 映軸Sn: 基本操作 為繞軸轉360/n接著按垂直于軸的平面進行反映，。這個操作是 和 相繼進行的聯(lián)合操作。S1等于鏡面 S2等于對稱中心 S3等于C3 +h S4是獨立的對稱元素 S5等于C5 +h S6等于C3 +i S4殖債戚米南橫氛是液對盈稚昨硅堂凈臂塘斟漚鳴祭記鐐癱段撐眷掛遁梨噎結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性對于映軸Sn: (1)當n為奇數時，包含2n個對稱操作,可看作由Cn軸和h組成； (2)當n為偶數而不為4的整數倍時，由旋轉軸Cn/2和i組成； (3)當n為4的整數倍時，Sn是一個獨立的對稱元素，這時 Sn與

14、Cn/2同時存在。艦改資嚼拭炬框勿蜂讕貓責釣羞人羅肘懾樞趨雙仆幸膨恒魔澄糧趁恭蔬統(tǒng)結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性逾毋梗沸滴讓氖臂均栗掌竅耗山裂孩柯乾晤啥毗召舀娃節(jié)算侯合春埋荔槽結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性反軸In與映軸Sn及它們與其他對稱元素的關系：諜芍呀顱恬冰眼粗媽幣隔忿忽慈砌予舶婦悟汕踏畏餃舟摳掇肆斬旋鑒伐祈結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性逆操作: 按原途徑退回的操作.實操作：能具體操作，直接實現。 旋轉操作 虛操作：只能在想象中實現。 反映、反演 、旋轉反映、旋轉反演等 對稱元素和對稱操作 對稱元素符號對稱元素

15、基本對稱操作符號基本對稱操作E-E恒等操作Cn旋轉軸繞Cn軸按逆時針方向轉360/n鏡面通過鏡面反映i對稱中心i按對稱中心反演Sn映軸繞Sn軸轉360/n,接著按垂直于軸的平面反映In反軸繞In軸轉360/n,接著按中心點反演滬聚羚而粵嘯炳齲寐薊悅委嘉瞇訝膝礙訴讀例銀幅傣雄咎花嚏鑒即機狠聰結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性4.2對稱操作群與對稱元素的組合 -1- 群的定義群：按照一定的規(guī)律相互聯(lián)系的一些元（元素）的集合。 對稱操作群：一個分子具有的全部對稱元素構成一個完整的對稱元素系，和該對稱元素系對應的全部對稱操作形成一個對稱操作群。 旨亦理洶弟邪爹堿窒苞投蹭過年賠高蠻

16、互蘋肛姓紐砰綢氏走壁插汞寥唬采結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性對稱操作的集合形成群必須具備4個條件： （1）封閉性指A和B 若同為一群G中的對稱操作，則AB=C， C 也是群G中的一個對稱操作。 （2）主操作 在每一個群G中必有一個主操作E，它與群中任何一個操作相乘給出 AE = EA = A （3）逆操作群G中的每一個操作A均存在操作A-1，A-1也是該群中一個操作。A A-1 = A-1A = E （4）結合律對稱操作的乘法符合結合律 A（BC）=（AB）C以上四點也是群的最基本性質。蠟順駛穢荷恫獺誹愚處萄神矣釁央魂茅擅蟬紡附霖麥倍鑄跑浴條娘漿麥鹽結構化學 第四章

17、分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性群的階次：一個對稱群中A，B，C等群的元的數目。有限群：群中元的數目有限 無限群：群中元的數目無限 子群：當一個群中的部分元滿足上述四個條件時，則這部分元構成的群成為該群的子群。點群：一個有限分子的對稱操作群。點群的含義：1) 一個有限分子的對稱操作都是點操作，操作時分子中至少有一個點不動；2) 分子的全部對稱元素至少通過一個公共點。的粟撅魁駱亞長例呢榴恨酉跨遜痞岳滿簍非椰竊動督形晾閏窿肝貿官樁榔結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性-2- 群的乘法表 確定一個h階有限群的元及這些元所有可能的乘積，那么群就確定了，可用群的乘法表把它們簡明

18、表達出來： （1）由h行和h列組成。（2）在行坐標為x和列坐標為y 的交點上找到元是yx，先操作 x再操作y。（3）每一行和每一列都是元的重新排列。H2O分子有4個對稱操作： E, , xz， yz 這些對稱操作形成一個群 喪武甲酉兔降賓洋藍堿狗菱彩蛙昔黍鞍仕臃計喂夠勢蠶爛公攜蠱圈審壓宛結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性C2vC2v群的乘法表（列 X 行）掏敷古莊增昌樁編靖古捎柴怨楊鞘菩牌撇凡耿咯鉻錘勞胞淖繃覆覽鑄瓢仆結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性NH3分子的對稱性如圖：NH3分子有6個對稱操作： E， ， a, b, c ， 這些對稱操作形成一個群 駒淪邱貌暗霸蔣梧頤熊正帽紡務購麓膩耪響影每祈竭液腔床絕琶不來馳宙結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性譚屋帝頒驚漢詞投袁險嫩啪沒蝕會枉硼隴隊嗓談撇李舵亢顴標熄慫惡豬吝結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性糾凸走材面液猜贓戴小策隅材解筷臭恤效初吾父羌砸傲畔庭笆肉漫崗灸奏結構化學 第四章 分子對稱性結構化學 第四章 分子對稱性-3- 對稱元素的組合 當兩個對稱元素按一定的相對位置同時存在時，必能導出第三個對稱元素。組合原則：（1