[理学]第四章 分子的对称性.pptVIP

等同（equaling）：当作同样的事物看待（其实并不是同一事物）即一个图形的每一点在另一图形中必可找到一个相当点，而且一个图形中任意两点间的距离，等于另一图形中两个相当点间的距离。全等（identity)：物体各部分能够完全重合的性质。举个例子来说明：当你买了一双手套，将左、右两只都放在你面前，你会发现这两只手套的大小、形状、颜色是完全相同（前提是它们是同一双 　　　极性分子与非极性分子的对称性判据　　非极性分子的对称性判据: 分子中有反演中心(i）、或四重映轴（S4)、或至少有两个对称元素相交于唯一的一点， 满足这三条中任何一条即为非极性分子。　　极性分子的点群有Cn、Cnv、Cs，由于Cs=C1v，所以，也可以说极性分子的点群有Cn、Cnv. 习题 4.7；4.9；4.10；4.12；4.20；4.25；4.26 CH4（P4、SO42－） C3 C2 C2 ?d ?d C2 (S4) C3 3C2：对边中点连线（3S4） 4C3：顶角与对面心连线 6?d：通过一个C2轴，平分两个C3 轴夹角 ?d个数：C42＝6 （n为奇数时有i， Td，n=2，?无i） 分子 线形分子: 有多条高阶轴分子（正四面体、正八面体…) 只有镜面或对称中心, 或无对称性的分子: 只有S4n(n为正整数）分子: Cn轴(但不是S4n的简单结果) 无C2 副轴: 有n 条C2 副轴垂直于主轴 确定分子点群的流程简图 需掌握下列结构分子所属的点群： 同核双原子分子、异核双原子分子 平面三角形 正四边形、带心正四面体，空心四面体 空心四方锥形、带心三角双锥 （带心）正八面体 空心正六面体 分子的偶极矩 (Dipole Moment) (单位 Debye) -q +q 表示分子中电荷分布的情况 Q =电子电量，r=正负电重心间的距离 ? =1.6022×10-29C·m (库仑米) =4.8Debye r 4.4 分子的偶极距和极化率 经典定义： -q r -q r -q r +q -q r 分子的偶极矩是一个矢量，是分子的静态性质，分子的任何对称操作对其大小和方向都不起作用。 只有分子的电荷中心不重合，才有偶极矩，重合，则无。 极性分子——永久偶极矩?0 一般分子——诱导偶极矩?I 分子的对称性反映出分子中原子核和电子云空间分布的对称性，因此可以判断偶极矩是否存在。 对称操作只能产生等价构型分子，不能改变其物理性质（偶极矩）。 分子的偶极矩必定在分子的每一个对称元素上。 (1) 若分子有一个Cn轴，则DM必在轴上。 (2) 若分子有一个?面，则DM必在面上。 (3) 若分子有 n 个?面，则DM必在面的交线上。 (4) 若分子有 n 个Cn轴，则DM必在轴的交点上，偶极矩为零。 (5) 分子有对称中心 I ( Sn )，则DM为零。 （3）Cn轴与一个?v 组合 ，则必有n个?v 交成2?/2n的夹角。（旋转与反映的乘积是n个反映） （4）偶次旋转轴和与它垂直的镜面的组合 一个偶次轴与一个垂直于它的镜面组合，必定在交点上出现一个对称中心；一个偶次轴与对称中心组合，必有一垂直于该轴的镜面；对称中心与一镜面组合，必有一垂直于该镜面的偶次轴。 将分子按其对称性分为点群——分子点群——分子对称元素的组合 分子为有限图形，其质心对所有对称元素必须为不变的, 分子所有对称元素必须至少通过一点，故称分子点群 分子点群的分类：5 类，16 个群 4.3 分子的点群 无轴群——无Cn轴或Sn轴的群， 如 C1，Ci，Cs群 1) C1群：元素 E；操作 C1 group = {E}， 分子完全不对称 群的阶(order)＝1 仅E对称元素 一氟一氯一溴甲烷 一氟一氯一溴甲烷 2) Ci 群：元素 E, i；操作: , ，阶为2 3) Cs 群：元素 E, ?；操作 二氟二氯乙烷 没有其它对称元素的平面分子 判断分子构型 价电子对互斥 价键理论 分子构型取决于成键时采取何种杂化形式 杂化形式取决于?键和孤对电子对 2. 单轴群——仅含一个Cn轴或Sn轴的群，如 Cn，Cnv，Cnh, Sn群 1) Cn群 n ? 2（分子只有一种对称元素 n 重旋转轴 Cn） 元素：E，Cn 操作： 阶数：n C2 过氧化氢 C2轴平分二面角。 2) Cnv群 产生：Cn + n?v 元素：Cn群＋n ?v 操作： 阶数：2n C2 H2O C3 NH3 ?v 3) Cnh群 产生：Cn + ?h 元素：Cn群＋?h (Cn,?h)(Sn)(n为第偶数个i) 操作： 阶数：2n 对称操作的积仍是群的元素。 不重复的新的操作。 Cn?Cn=Cn E??h=