第4章分子对称性-结构化学.ppt

在化学中，研究的分子、晶体等也有各种对称性. 如何表达、衡量各种对称？ 数学中定义了对称元素来描述这些对称。 Ih 群：正十二面体、正二十面体 D4d：一些过渡金属八配位化合物，ReF82-、TaF83-和Mo(CN)83+等均形成四方反棱柱构型，它的对称性属D4d。 TaF83- S8分子为皇冠型构型，属D4d点群，C4旋转轴位于皇冠中心。4个C2轴分别穿过S8环上正对的2个S-S键，4个垂直平分面把皇冠均分成八部分。　 S8 S4点群： 　　只有S4是独立的点群。例如：1,3,5,7-四甲基环辛四烯(图Ⅳ)，有一个S4映转轴，没有其它独立对称元素，一组甲基基团破坏了所有对称面及C2轴。 1,3,5,7-四甲基环辛四烯 若一个四面体骨架的分子，存在4个C3轴，3个C2轴，同时每个C2轴还处在两个互相垂直的平面σd的交线上，这两个平面还平分另外2个C2轴（共有6个这样的平面）则该分子属Td对称性。对称操作为｛E，3C2，8C3，6S4，6σd｝共有24阶。这样的分子很多。 四面体CH4、CCl4对称性属Td群，一些含氧酸根SO42-、PO43-等亦是。在CH4分子中，每个C-H键方向存在1个C3轴，2个氢原子连线中点与中心C原子间是　轴，还有6个σd平面。 Td群 四 面 体 一个分子若已有O群的对称元素（4个C3轴，3个C4轴），再有一个垂直于C4轴的对称面σh，同时会存在3个σh对称面，有C4轴与垂直于它的水平对称面，将产生一个对称心I，由此产生一系列的对称操作，共有48个：{E，6C4，3C2，6C2‘，8C3，I，6S4，3σh,6σv,8S6}这就形成了Oh群。 属于Oh群的分子有八面体构型的SF6、WF6、Mo(CO)6，立方体构型的OsF8、立方烷C8H8，还有一些金属簇合物对称性属Oh点群。 Oh群 八 面 体 SF6 立方烷C8H8 Oh群 * 1. 对称操作和对称元素 2. 对称操作群与对称元素的组合 3 .分子的点群 4 .分子的偶极矩和极化率 5. 分子的对称性和旋光性 *6. 群的表示 第四章 分子的对称性 4学时 对称 是一种很常见的现象。在自然界可观察到对称的梅花、桃花，水仙花、槐树叶、榕树叶、雪花、动物的身体，某些人工建筑…… 对称的花朵 对称的雪花 对称的蝴蝶 北京的古皇城是中轴线对称的 是指不改变物体内部任何两点间的距离而使物体复原的操作。 o 120 转 o 120 转 o 120 转 对称操作 对称元素 对称操作所依据的几何元素（点、线、面及其组合）。 4.1 （1） 恒等元素 和恒等操作 （2）对称轴 和旋转操作 ù s （3）对称面 和反映操作 （4）对称中心 和反演操作 （5）象转轴 和旋转反映操作 还有反轴（In）和旋转反演操作（In） ∧ 恒等操作是所有分子几何图形都具有 的，其相应的操作是对分子施行这种对称操作后，分子保持完全不动，即分子中各原子的位置及其轨道的方位完全不变。 （1） 恒等元素 和恒等操作 恒等操作 将分子图形以直线为轴旋转某个角度能产生分子的等价图形。 旋转轴能生成n个旋转操作，记为： 操作定义 （2）对称轴 和旋转操作 单重（次）轴 p q 2 = ) ( 2 C 二重（次）轴 三重（次）轴 n重（次）轴 n … p q 2 = 3 p q 2 = 2 p q 2 = ) ( 1 C ) ( 3 C ) ( n C …… n C 轴定义 （2）对称轴 和旋转操作 操作演示 ２ C ３ C 对称面所相应的对称操作是镜面的一个反映 ù s （3）对称面 和反映操作 2 面：包含主轴 v s 对称面 面：包含主轴且平分相邻 轴夹角 面：垂直于主轴 h s d s C 对于分子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。 有对称中心 2 2 2 Cl H C 3 无对称中心 BF （4）对称中心 和反演操作 如果分子图形绕轴旋转一定角度后，再作垂直此轴的镜面反映，可以产生分子的等价图形，则将该轴C1n和镜面σ