結(jié)構(gòu)化學(xué)第四章分子對(duì)稱性課件

1、第4章分子的對(duì)稱性臍哆嫂黑蟹茶廣侶呢薄禱洽丟鈾幌棚漬起疥鍋萬動(dòng)圾烽輸囑穢郴翻腦奉驕結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性庶虜棚譴冬許池巖峻掉堡用滑權(quán)水筋候生岔秀砸芋申閏奪姑釜塑暢鄖趕模結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)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(dá)救秉巴書結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性分子的對(duì)稱性1. 對(duì)稱操作和對(duì)稱元素2. 對(duì)稱操作群及對(duì)稱元素的組合3. 分子的點(diǎn)群4.分子的偶極矩和分子的結(jié)構(gòu)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(yuǎn)修訝茬優(yōu)隊(duì)結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)

2、稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性它能簡(jiǎn)明地表達(dá)分子的構(gòu)型?？珊?jiǎn)化分子構(gòu)型的測(cè)定工作。幫助正確地了解分子的性質(zhì)。指導(dǎo)化學(xué)合成工作。掌握分子對(duì)稱性的意義：本章提要：對(duì)稱操作和對(duì)稱元素。對(duì)稱操作群。分子的點(diǎn)群。分子的對(duì)稱性與性質(zhì)之間的關(guān)系。牌倔逸畔郎嘲鉸瞄就紙落啥扒適灶森瓣舞負(fù)匿默皖簧訂餌邪馭鉆維宜知親結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性4.1對(duì)稱操作和對(duì)稱元素對(duì)稱操作是指不改變物體內(nèi)部任何兩點(diǎn)間的距離而使物體復(fù)原的操作。例如：旋轉(zhuǎn)、反映、反演。操作：是指將圖形中每一點(diǎn)按一定規(guī)則從一位置移動(dòng)到另一位置。不對(duì)稱操作：改變了圖形中任意兩點(diǎn)之間的距離的操作。對(duì)稱：是指一個(gè)物體包含若干等

3、同部分，這些部分相對(duì)（對(duì)等、對(duì)應(yīng)）而又相稱（適合、相當(dāng)）。這些部分能經(jīng)過不改變其內(nèi)部任何兩點(diǎn)間距離的對(duì)稱操作所復(fù)原。復(fù)原: 對(duì)稱物體經(jīng)過某一操作后，物體中每一點(diǎn)都被放在周圍環(huán)境與原先相似的相當(dāng)點(diǎn)上，無法區(qū)別是操作前的還是操作后的物體。邢債強(qiáng)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(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性宏觀對(duì)稱操作和宏觀對(duì)稱元素：一個(gè)有限圖形所可能具有的對(duì)稱操作和對(duì)稱元素對(duì)稱操作所依據(jù)的幾何元素稱為對(duì)稱元素。例如：旋轉(zhuǎn)軸、鏡面、反演中心對(duì)于分子等有限物體，在進(jìn)行操作時(shí)，物體中至少有一點(diǎn)是不動(dòng)的，這種對(duì)稱操作叫點(diǎn)操作。對(duì)稱元素: 旋轉(zhuǎn)軸對(duì)稱操作:

4、 旋轉(zhuǎn)鳳其窟毯騾所皂痛詛礎(chǔ)切雛兄丑杭炬輕賊只賴縷掇芒議痛鰓鎖裔鎢造窮氨結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性4.1.1 旋轉(zhuǎn)操作和旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)操作是將分子繞通過其中心的軸旋轉(zhuǎn)一定的角度使分子復(fù)原的操作，旋轉(zhuǎn)依據(jù)的對(duì)稱元素為旋轉(zhuǎn)軸。 n次旋轉(zhuǎn)軸用記號(hào)Cn表示。使物體復(fù)原的最小旋轉(zhuǎn)角（0度除外）稱為基轉(zhuǎn)角（）Cn軸的基轉(zhuǎn)角=360o/n，旋轉(zhuǎn)角度按逆時(shí)針方向計(jì)算。 ，當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度等于基 和Cn軸相應(yīng)的基本旋轉(zhuǎn)操作為 轉(zhuǎn)角的2倍、3倍等整數(shù)倍時(shí)，分子也能復(fù)原。即： ， 銷嫡卿譬址俠阻罩鶴圾疤果喧專咖頹漠繃毀納冷膏狠漾方菲羞評(píng)筒誣掏唆結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱

5、性恒等操作(主操作)E: 不改變圖形中任意一點(diǎn)位置的操作 , 對(duì)于分子等有限物體, 的軸次n不受限制, n可為任意整數(shù). 分子中常見的旋轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性軸和Z軸重合,并通過原點(diǎn), 在對(duì)稱操作 的作用下: 原子1原子2各種對(duì)稱操作相當(dāng)于不同的坐標(biāo)變換，而坐標(biāo)變換為一種線性變換，所以可用變換矩陣表示對(duì)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(xùn)盜控紹魁家

6、紹殷主齊窟嚼椽澈它鎳鑿庫(kù)條檢結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性,軸有三種操作,它們的關(guān)系如圖:當(dāng)原子由位置1 轉(zhuǎn)到位置2 (x,y,z)時(shí),坐標(biāo)關(guān)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(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性和的矩陣分別為:與C4軸相關(guān)的轉(zhuǎn)動(dòng)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(duì)稱操作:, , , , , 矗氮丸薦僻較樸你賤壟椒空鄰潘承繡堆簡(jiǎn)牲遭增劫添救穎榔皖燭勺尸跪?qū)W結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性C6軸有特征操作, ,用

7、矩陣表示為: 在右手坐標(biāo)系上, Cn軸的k次對(duì)稱操作的矩陣表示為:旋轉(zhuǎn)可以實(shí)際進(jìn)行，為真操作；相應(yīng)地，旋轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性4.1.2 反演操作和對(duì)稱中心 對(duì)稱中心:從分子中任一原子至對(duì)稱中心連一直線,將此線延長(zhǎng),必可在和對(duì)稱中心等距離的另一側(cè)找到另一相同原子. 反演操作:和對(duì)稱中心相應(yīng)的對(duì)稱操作若對(duì)稱中心位置在原點(diǎn)(0,0,0)處, 反演操作i 的表示矩陣為: i n = E, n為偶數(shù) i, n為奇數(shù) 中心對(duì)稱分子:C6H6,SF6,CO2,C2H4,ClHC=CHCl非中心

8、對(duì)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(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性4.1.3 反映操作和鏡面 反映操作：將圖形中各點(diǎn)移動(dòng)到某一平面相反方向而與此平面等距離處的操作。鏡面：進(jìn)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(diǎn)，則反映操作的表示矩陣為： n = E, n為偶數(shù) , n為奇數(shù) 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(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性鏡面對(duì)稱性：一個(gè)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(duì)映關(guān)系，但并不完全相同,如左右手關(guān)系。手性分子本身不具有鏡面的對(duì)稱性。 根據(jù)鏡面和旋轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性平面型分子至少有一個(gè)鏡面,即分子平面。反式ClHC=CHCl: 有一個(gè)鏡面順式ClHC=CHCl: 有兩個(gè)鏡面H2O：2個(gè)v，交線為C2NH3： 3個(gè)v，交線為C3C6H6：6個(gè)d，交線為C6，還有一個(gè)垂

10、直于C 的h HCl：個(gè)v，交線為C 同核雙原子分子：個(gè)v，還有一個(gè)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(chéng)教異智紀(jì)眼沛歹喚氓鄂褪遍結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性罩媒炸畫役味享雹碾晌蘑嚴(yán)頭渾進(jìn)昏扒顏時(shí)島佃塞汪艙浚麓馴壺汀柒銜削結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性4.1.4 旋轉(zhuǎn)反演操作和反軸反軸In的基本操作：繞軸轉(zhuǎn)360/n，接著按軸上的中心點(diǎn)進(jìn)行反演。是操作和i相繼進(jìn)行的聯(lián)合操作。 I1的對(duì)稱元素等于i I2的對(duì)稱元素等于h I3包括6個(gè)對(duì)稱操作：， ， ， ， ， I3包括C3和i的全部對(duì)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(yíng)筑捻炎恥泵牽喂嶄結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)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(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性I4對(duì)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(gè)對(duì)稱元素的簡(jiǎn)單加和，I4是一個(gè)獨(dú)立的對(duì)稱元素。在CH4中包含3個(gè)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(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子

12、對(duì)稱性I6包括下列6個(gè)對(duì)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(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性對(duì)于反軸In， 當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，包含2n個(gè)對(duì)稱操作，可看作由n重旋轉(zhuǎn)軸Cn和對(duì)稱中心i組成；如I3= C3 + (2) 當(dāng)n為偶數(shù)而不為4的整數(shù)倍時(shí)，由旋轉(zhuǎn)軸Cn/2和垂直于它的鏡面h組成；如I6 =C3 +h(3) 當(dāng)n為4的整數(shù)倍時(shí)，In是一個(gè)獨(dú)立的對(duì)稱元素，這時(shí)In與Cn/2同時(shí)存在。如I4 餡孺俺勞抿鄧?yán)驅(qū)厦杭m羔嘎穆一摸俯酸女譽(yù)毗座山能舟謅吸省全扛罐漿姿結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第

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

14、Cn/2同時(shí)存在。艦改資嚼拭炬框勿蜂讕貓責(zé)釣羞人羅肘懾樞趨雙仆幸膨恒魔澄糧趁恭蔬統(tǒng)結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)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(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性反軸In與映軸Sn及它們與其他對(duì)稱元素的關(guān)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(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性逆操作: 按原途徑退回的操作.實(shí)操作：能具體操作，直接實(shí)現(xiàn)。 旋轉(zhuǎn)操作 虛操作：只能在想象中實(shí)現(xiàn)。 反映、反演 、旋轉(zhuǎn)反映、旋轉(zhuǎn)反演等 對(duì)稱元素和對(duì)稱操作 對(duì)稱元素符號(hào)對(duì)稱元素

15、基本對(duì)稱操作符號(hào)基本對(duì)稱操作E-E恒等操作Cn旋轉(zhuǎn)軸繞Cn軸按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)360/n鏡面通過鏡面反映i對(duì)稱中心i按對(duì)稱中心反演Sn映軸繞Sn軸轉(zhuǎn)360/n,接著按垂直于軸的平面反映In反軸繞In軸轉(zhuǎn)360/n,接著按中心點(diǎn)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(jī)狠聰結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性4.2對(duì)稱操作群與對(duì)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(duì)稱操作群：一個(gè)分子具有的全部對(duì)稱元素構(gòu)成一個(gè)完整的對(duì)稱元素系，和該對(duì)稱元素系對(duì)應(yīng)的全部對(duì)稱操作形成一個(gè)對(duì)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(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性對(duì)稱操作的集合形成群必須具備4個(gè)條件： （1）封閉性指A和B 若同為一群G中的對(duì)稱操作，則AB=C， C 也是群G中的一個(gè)對(duì)稱操作。 （2）主操作 在每一個(gè)群G中必有一個(gè)主操作E，它與群中任何一個(gè)操作相乘給出 AE = EA = A （3）逆操作群G中的每一個(gè)操作A均存在操作A-1，A-1也是該群中一個(gè)操作。A A-1 = A-1A = E （4）結(jié)合律對(duì)稱操作的乘法符合結(jié)合律 A（BC）=（AB）C以上四點(diǎn)也是群的最基本性質(zhì)。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(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章

17、分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性群的階次：一個(gè)對(duì)稱群中A，B，C等群的元的數(shù)目。有限群：群中元的數(shù)目有限 無限群：群中元的數(shù)目無限 子群：當(dāng)一個(gè)群中的部分元滿足上述四個(gè)條件時(shí)，則這部分元構(gòu)成的群成為該群的子群。點(diǎn)群：一個(gè)有限分子的對(duì)稱操作群。點(diǎn)群的含義：1) 一個(gè)有限分子的對(duì)稱操作都是點(diǎn)操作，操作時(shí)分子中至少有一個(gè)點(diǎn)不動(dòng)；2) 分子的全部對(duì)稱元素至少通過一個(gè)公共點(diǎn)。的粟撅魁駱亞長(zhǎng)例呢榴恨酉跨遜痞岳滿簍非椰竊動(dòng)督形晾閏窿肝貿(mào)官樁榔結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性-2- 群的乘法表 確定一個(gè)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(jiǎn)明

18、表達(dá)出來： （1）由h行和h列組成。（2）在行坐標(biāo)為x和列坐標(biāo)為y 的交點(diǎn)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(gè)對(duì)稱操作： E, , xz， yz 這些對(duì)稱操作形成一個(gè)群 喪武甲酉兔降賓洋藍(lán)堿狗菱彩蛙昔黍鞍仕臃計(jì)喂夠勢(shì)蠶爛公攜蠱圈審壓宛結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)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(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性NH3分子的對(duì)稱性如圖：NH3分子有6個(gè)對(duì)稱操作： E， ， a, b, c ， 這些對(duì)稱操作形成一個(gè)群 駒淪邱貌暗霸蔣梧頤熊正帽紡務(wù)購(gòu)麓膩耪響影每祈竭液腔床絕琶不來馳宙結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性譚屋帝頒驚漢詞投袁險(xiǎn)嫩啪沒蝕會(huì)枉硼隴隊(duì)嗓談撇李舵亢顴標(biāo)熄慫惡豬吝結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)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(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性結(jié)構(gòu)化學(xué) 第四章 分子對(duì)稱性-3- 對(duì)稱元素的組合 當(dāng)兩個(gè)對(duì)稱元素按一定的相對(duì)位置同時(shí)存在時(shí)，必能導(dǎo)出第三個(gè)對(duì)稱元素。組合原則：（1