《分子的对称性》PPT课件.ppt

第十二章,分子的对称性,对称操作：物体变换，其最后的位置与最初位置是物理上不可分辨的，以及物体中各对的点的距离保持不变；对称元素与对称操作的区别：对称元素是一个几何上存在的物，相对于它的是进行一个对称操作。,对称元素:旋转轴,对称操作:旋转,12.1 对称元素与对称操作,分子中的四类对称操作及相应的对称元素如下:,120,(a),(b),（1）n重对称轴与对称操作,物体有1个轴线，绕此轴旋转2/n弧度给出与原来位置在物理上不可分辨的构型，就称此轴为n重对称轴,符号为Cn.其操作为,180,C2,（2）对称面与反映操作,分子中有一个平面，如果所有的核通过此平面的反映给出与原来分子在物理上不可分辨的构型，则该平面就是对称面，这种操作就是反映操作,(3)对称中心与反演操作,分子中若存在一点,将每个原子通过这一点引连线并延长到反方向等距离处而使分子复原,这一点就是对称中心i,这种操作就是反演.,对于晶体中任何一个原子来说，在中心点的另一侧，必能找到一个同它相对应的同类原子，互相对应的两个原子和中心点同在一条直线上，且到中心点有相等距离。这个中心点即是对称中心，通常称之为对称心。,物体有一个Sn轴，如果绕此轴转动2/n弧度（n为整数），随之对垂直于此轴的一个平面进行反映，把物体移到与原来的在物理上不可分辨的位置。试观察以下分子模型并比较:,(4)旋转-反映轴与旋转反应操作,(1)重叠型二茂铁具有S5，所以,C5和与之垂直的也都独立存在；,(2)甲烷具有S4，且只有C2与S4共轴，但C4和与之垂直的并不独立存在.,CH4中的映轴S4与旋转反映操作,注意:C4和与之垂直的都不独立存在,任何对称面都有一个垂直于它的S1轴,任何通过对称中心的轴是一个S2轴,如果一物体有一Cn轴，并且有一对称面垂直于此轴，则此轴Cn也是一个Sn轴。,例如,先作二重旋转，再对垂直于该轴的镜面作反映，等于对轴与镜面的交点作反演.,两个或多个对称操作的乘积必定也是一个对称操作,1、如有一真对称轴，分子偶极矩必定位于此轴上2、如有两个或更多个不重合的对称轴，分子不能有偶极矩3、如有有一个对称面，偶极矩必定位于此平面内4、如有几个对称面，分子偶极矩必定位于这些平面的交线上5、有对称中心的分子不能有偶极矩,12.3 对称性与偶极矩,将分子与其镜象的旋光度分别记作R与R，则(1)无论非光学活性分子还是光学活性分子，都有R=-R；(2)对非光学活性分子，又有R=R.,12.4 对称性和光学活性,(具有Sn的)分子,镜象,分子,反映,旋转,旋转反映,根据n的不同可以写出:结论：具有、或i、或S4的分子,可通过实际操作与其镜象完全迭合，称为非光学活性分子。,第一种情况:分子有Sn，该分子是非光学活性的,例：一个分子可有一个对称元素而仍有光学活性；如果有Cn轴存在而无Sn轴，可有光学活性。,(没有Sn的)分子,镜象,分子,旋转反映,反映,旋转,第二种情况:分子不具有Sn(也就没有、或i、或S4),它可能是光学活性的。,12.5 对称点群,分子中全部对称操作的集合构成分子点群.分子点群可以归为四类:(1)无Cn轴的群：包括C1、Cs、Ci;(2)有1个Cn轴的群:包括Cn、Cnh、Cnv;(3)有1个Cn轴和n个C2轴的群：包括Dn、Dnh、Dnd;(4)有多于1个Cn轴(n2)的群：包括Td、Th、Oh、Ih 等;,无任何对称元素,无Cn轴的群:包括C1、Cs、Ci,HOCl,Cs 群:仅有的对称操作是一个对称面,对称中心,Ci 群:仅有对称元素 是对称中心,Cn 群：仅有的对称元素是一个Cn 轴.,有一个Cn轴的群:包括Cn、Cnh、Cnv、,2,C,Cnh群:除有一条n次旋转轴Cn外，还有与之垂直的一个镜面h.,C2h群:反式二氟乙烯,C2垂直于荧光屏,h 在荧光屏上若n为偶数,Cn轴也是C2轴,属于Cnh的分子有对称中心,C3h 群,R,R,R,C3垂直于荧光屏,h 在荧光屏上,Cnv群：分子有一个Cn轴和n个竖直的对称面（通过Cn轴）,H2O中的C2和两个v,C3v：NF3,有一个Cn轴和n个C2的群:包括Dn、Dnh、Dnd,Dn 群:一个分子有一个Cn轴和n个垂直于Cn的C2轴 相邻的C2轴的夹角是/n弧度,Dnh:分子有一个Cn轴，n个C2轴，以及1个垂直于Cn轴的h对称面,D3h 群：BF3,主轴垂直于荧光屏.h在荧光屏上.,D6h群：苯,Dnd:分子有一个Cn轴，n个C2轴和n个竖直的对称面通过Cn轴并平分两相邻的C2轴的夹角,有多于一个Cn轴（n2）的群：包括Td、Th、Oh、Ih 等,Td 群：一个正四面体的对称操作组成此群,CH4,Oh 群：一个立方体或一个正八面体的对称造作组成此群,SF6,Ih:一个正五边形十二面体或正三角形二十面体的对称操作组成此群,闭合式B12H122-,这是球的对称操作群一个原子属于此群,