Władysław Walkowiak Podstawy Chemii Nieorganicznej - kurs WPC2002w

Wyklad 3. Symetria w chemii

1/7

Wykład 3.

ELEMENTY SYMETRII w CHEMII

– SYMETRIA WYBRANYCH CZĄSTECZEK

Symetrycznym nazywamy każdy przedmiot,

który może mieć dwa lub więcej ustawień w przestrzeni,

które nie dadzą się pomiędzy sobą odróżnić.

1) Rozpatrzmy najpierw symetrię

cząsteczki BF

3

(SO

3

).

Jest to cząsteczka o hybrydyzacji

orbitali atomu centralnego typu sp

2

a więc o budowie płaskiej, w której

ligandy (tutaj atomy fluoru)

znajdują się w narożach trójkąta

równobocznego.

C

2

C

2

C

2

C

3

δδδδ

δδδδ

νννν

δδδδ

h

δδδδ

νννν

δδδδ

νννν

Władysław Walkowiak Podstawy Chemii Nieorganicznej - kurs WPC2002w

Wyklad 3. Symetria w chemii

2/7

Elementy symetrii w tej cząsteczce:

-

oś

⊥

⊥⊥

⊥

płaszczyzny symetrii

→

→

→

→

obrót o 120

o

→

→

→

→

oś C

3

OŚ TRÓJKROTNA. Oś o najwyższej krotności to OŚ

GŁÓWNA

-

ogólnie gdy

αααα

=

360

n

o

osie n-krotne C

n

: C

2

, C

3

, C

4

, C

6

Tutaj jeszcze 3 osie typu C

2

-

Płaszczyzna symetrii (

σσσσ

) - dzieli cząsteczkę na 2 części

mające się do siebie jak przedmiot do odbicia w lustrze

σσσσ

v

- płaszczyzna na której leży oś główna,

σσσσ

h

- płaszczyzna

⊥

⊥⊥

⊥

do osi głównej.

-

Tutaj mamy 3 x

σσσσ

v

i 1 x

σσσσ

h

Władysław Walkowiak Podstawy Chemii Nieorganicznej - kurs WPC2002w

Wyklad 3. Symetria w chemii

3/7

-

Inny element symetrii to tzw. środek symetrii (i) - inwersja

→

→

→

→

jądro o współrzędnych (x,y,z) zmienia parametry na

(-x,-y,-z)

-

Oś przemienna n-krotna - S

n

.

Jest to obrót wokół osi symetrii o kąt 360

o

/n z równoczesnym

odbiciem w płaszczyźnie symetrii

⊥

⊥⊥

⊥

do osi obrotu

.

2)

Cząsteczka CCl

4

(CH

4

) - występuje tu oś S

4

. Jest ona

skierowana wzdłuż osi Z. Oznacza ona obrót wzdłuż osi C

4

do

tej osi (też wzdłuż osi Z). Oraz odbicie w płaszczyźnie.

z

y

x

C -

Cl -

Władysław Walkowiak Podstawy Chemii Nieorganicznej - kurs WPC2002w

Wyklad 3. Symetria w chemii

4/7

3) Cząsteczka H

2

O

C

2

δδδδ

νννν

'

δδδδ

νννν

"

H-

O -

Elementami symetrii są tutaj:

- oś dwukrotna C

2

,

- dwie płaszczyzny symetrii typu

δδδδ

νννν

, tj.

δδδδ

νννν

' i

δδδδ

νννν

"

Władysław Walkowiak Podstawy Chemii Nieorganicznej - kurs WPC2002w

Wyklad 3. Symetria w chemii

5/7

4)

Cząsteczka NH

3

C

3

- N - H

δδδδ

νννν

'

Elementami symetrii są tutaj:

- oś C

3

,

- 3 płaszczyzny symetrii

δδδδ

νννν

, tj.

δδδδ

νννν

',

δδδδ

νννν

'' i

δδδδ

νννν

'''

(na rysunku pokazano jedynie

δδδδ

νννν

')

Władysław Walkowiak Podstawy Chemii Nieorganicznej - kurs WPC2002w

Wyklad 3. Symetria w chemii

6/7

5)

Cząsteczka o liczbie koordynacyjnej 6: SF

6

, [Fe(CN)

6

]

4-

,

[Co(NH

3

)

6

]

3+

Elementami symetrii są:

- 3 osie czterokrotne C

4

,

- 4 osie trójkrotne C

3

,

- 6 osi dwukrotnych C

2

,

- środek symetrii i,

- 9 płaszczyzn symetrii,

- 3 osie S

4

,

- 4 osie S

6

.

Władysław Walkowiak Podstawy Chemii Nieorganicznej - kurs WPC2002w

Wyklad 3. Symetria w chemii

7/7

Na rysunku pokazano

dla cząsteczki SF

6

tylko niektóre

elementy symetrii:

po jednej C

2

, C

3

, C

4

,

δδδδ

v

i

δδδδ

d

Zbiór wszystkich operacji symetrii,

jakie można wykonać na danej cząsteczce

nazywamy punktową grupą symetrii.

Koniec rozdziału III-go.