1
第四?/p>
对称性与群论在无机化学中的应?/p>
对称性与群论在无机化学中有着非常广泛的应用。分子的性质是由分子中化学键和分
子的空间结构决定的?/p>
分子的结构特点可以通过对称性来描述?/p>
因此?/p>
分子的许多性质与分
子的对称性紧密相关?/p>
例如?/p>
我们可以通过对分子的对称性来预言化合物的偶极矩,
旋光?/p>
和异构体等?/p>
原子和分子轨道也具有特定的对称性,
应用群论方法研究原子和分子轨道的?/p>
称性,可以深入了解化学键的形成,分子光谱的选率以及化学反应的机理?/p>
4.1
分子的对称性与偶极?/p>
d
q
?/p>
?/p>
?/p>
分子的正负电荷中心重合,就表示分子的偶极矩等于零,分子无极性。分子有?/p>
极矩,这种分子就是极性分子。偶极矩不仅有大小,而且有方向,是一个向量。偶极矩是一
个静态的物理量,
分子的一个静态物理量在任何对称操作下都不会发生变化?/p>
凡具有对称中
心或具有对称元素的公共交点的分子便没有偶极矩。在其它情况下,如果只有一?/p>
Cn
轴,
或只有一?/p>
?/p>
对称面,或者一?/p>
Cn
轴包含在一个对称面内,都可能有偶极矩。例如,
H2O
?/p>
NH3
分子就有偶极矩,
均为极性分子?/p>
虽然
H2O
分子有一?/p>
C2
轴,
但它与两?/p>
v
?/p>
对称
面不相交?/p>
NH3
分子有一?/p>
C3
轴,但它?/p>
3
?/p>
v
?/p>
对称面的交线?/p>
CO2
有对称中?/p>
i
,所?/p>
是无极性分子;
CCl4
虽无对称中心?/p>
但它?/p>
4
?/p>
C3
轴与
3
?/p>
C2
轴在碳原子处相交?/p>
1
点,
所以永久性偶极矩为零?/p>
分子无极性。总之?/p>
如果分子属于下列点群中的任何一种,就不?/p>
能是极性分子:
?/p>
含有反演中心的群?/p>
?/p>
任何
D
群(包括
Dn
?/p>
Dnh
?/p>
Dnd
?/p>
?/p>
立方体群?/p>
T, O
?/p>
、二十面体群?/p>
I
?/p>
4.2
分子的对称性与旋光?/p>
分子的对称性制约着分子的旋光性。分子有无旋光性就看它是否能跟它的镜像重合?
如果二者能重合,则该分子没有旋光性,
反之,则有旋光性?/p>
分子具有旋光性的条件是分?/p>
没有任意次旋?/p>
-
反映?/p>
Sn
,因为不具备
Sn
轴的分子与其镜像在空间不能经任何旋转和平
移操作是之重合。一般不具有
Sn
轴的分子为不对称分子,所有不对称分子都具有旋光性?