Лекция 4

Многоатомные молекулы

Необходимо знать геометрию молекулы.

Это делается с помощью построения поверхности потенциальной энергии (ППЭ) – функция энергии от межъядерного расстояния.

Решаем много раз для разных , где минимумы, там и геометрия.

Проще – теория ОЭПВО (полезно для d-элементом)

метан – AX₄ – тетраэдр

аммиак – AX₃E – псевдотетраэдр (треугольная пирамида)

вода– AX₂E₂ – угловая

Орбитали многоатомных молекул характеризуются точечной симметрией, в зависимости от точечной группы, к которой относится молекула.

Если молекула имеет более чем 1 ориентаций в пространстве, неотличимых от исходных, то она обладает симметрией.

Перевод молекулы из исходной ориентации в другую неотличимую называется операцией симметрии.

Элемент симметрии – ось, точка, или плоскость, отн. которых выполняется операция симметрии.

Точечная симметрия – симметрия, в которой при выполнении операций сохраняется положение 1 точки – центра тяжести.

Элементов симметрии в точечной гр. симметрии 5.

1) Ось симметрии n-го порядка С_n – если через молекулу можно провести ось, при повороте вокруг которой на угол молекула совмещается с исходной, то говорят, что молекула имеет ось симметрии n – го порядка.

Ось наивысшего порядка – главная ось.

2) Плоскость симметрии, s - если через молекулу можно провести плоскость, которая делит ее на 2 половины, каждая из которых является зеркальным отражением другой, то говорят что у молекулы есть плоскость симметрии.

3 вида плоскостей

· вертикальная - s_v проходит через главную ось симметрии

· горизонтальная s_H – перпендикулярно главной ось симметрии

· диэдрические s_d – делит пополам угол, которых образуют между собой оси симметрии

3) Зеркально-поворотная ось n-го порядка.

S_n – если через молекулу провести ось, при повороте вокруг которой на угол и последующем отражении в плоскости перпендикулярной этой оси, молекула принемает ориентацию, неотличимую от исходной, то она имеет зеркально поворотную ось n-го порядка

4) центр инверсии, i – если у молекулы имеется точка, обладающая следующими свойствами: если через нее и любой атом провести линию, то с другой стороны на том же расстоянии от этой точки встретится такой же атом, то молекула обладает центром инверсии.

5) Идентичность, Е – ничего

Точечная группа – совокупность операций симметрии, которая может быть проведена с этой молекулой при условиях:

· последовательное выполнение двух операций симметрии должно давать тот же результат, как выполнение третьей, которая входит в группу. А*В=С

· выполнение операций симметрии подчинены ассоциативному закону умножения А*(В*С)=(А*В)*С

· каждая операция симметрии должна соответствовать обратной операции, входящей в данную группу, возвращающей молекулу в исходное состояние

А*А^-1=Е

· идентичность должна быть в наборе операций

Обозначения по Шенфлиссу

С –молекула имеет 1 ось симметрии

D – несколько осей симметрии (исключения – тераэдр Т_d, октаэдр O_h, икосаэдр I_h)

C₁ – нет элементов симметрии

С_S – есть только плоскость симметрии

- С_2V

- C_3V

- D_2h

- D_6h