Физическая энциклопедия - симметрия молекулы

хар-ка молекулы, определяемая совокупностью возможных операций точечной симметрии для её равновесной конфигурации. Четыре операции точечной симметрии (вращение вокруг оси на нек-рый угол, меньший или равный 360В°; отражение от плоскости; инверсия в точке; вращение вокруг оси с последующей инверсией в точке, лежащей на этой оси) приводят к след.

элементам симметрии молекулы: ось симметрии n-го порядка (ось вращения n-го порядка), если при повороте вокруг этой оси на угол 360В°/n (n целое число) она совмещается сама с собой; зеркальная плоскость, или плоскость симметрии, если такое совмещение наблюдается при отражении от плоскости; центр инверсии, или центр симметрии, если молекула совмещается сама с собой при проектировании её атомов по линиям, проходящим через центр симметрии в положение, находящееся на противоположной стороне от него и на том же расстоянии, что и исходный атом; зеркально-поворотная ось n-го порядка, когда молекула совмещается сама с собой в результате поворота её вокруг нек-рой оси с последующей инверсией в точке, лежащей на этой оси.

Так, элементами симметрии молекулы воды являются 2 плоскости симметрии (одна из них лежит в плоскости молекулы, другая проходит перпендикулярно к ней через биссектрису угла Н-О-Н, равного 104,5В°) и ось симметрии 2-го порядка (биссектриса угла Н-О-Н). Углеродный скелет молекулы дифенила. Молекула дифенила (рис.) в крист. состоянии плоская, и её элементы симметрии 2 взаимно перпендикулярные плоскости, проходящие через центр инверсии (середину центр.

связи С-С), сам центр инверсии и ось 2-го порядка (центр. связь С-С). В газовой фазе углеродные кольца этой молекулы повёрнуты друг к другу под углом =35В° (за счёт их поворота вокруг центр. связи С-С), и из перечисленных выше элементов С. м. остаётся только центр инверсии. Совокупность операций точечной С. м. образует матем. точечную группу симметрии.

Элементы симметрии должны быть согласованы. Так, две зеркальные плоскости могут располагаться лишь под определ. углами друг к другу, а если они взаимно перпендикулярны, то линия их пересечения является осью симметрии 2-го порядка (как это имеет место у молекулы воды или у плоской молекулы дифенила). Операции С. м. не всегда обладают св-вом коммутативности (т.

е. может быть существенна их последовательность).Точечные группы симметрии используют также для описания кристаллов (см. СИММЕТРИЯ КРИСТАЛЛОВ), обозначения, используемые для С. м., заимствованы из кристаллографии. С. м. обусловливает симметрию волновой функции и потенциальной поверхности (см.

МОЛЕКУЛА) и проявляется в разл. физ. и хим. св-вах соединений. Так, С. м. приводит к вырождению определ. электронных, колебат. и вращат. уровней, а также обусловливает запреты определ. квант. переходов (см. ОТБОРА ПРАВИЛА). Молекулы, обладающие центром инверсии, не имеют пост. дипольного момента, что проявляется в их диэлектрич. св-вах (см.

ПОЛЯРИЗУЕМОСТЬ). Если молекулы не имеют ни плоскости, ни центра симметрии, то они, как правило, существуют в правой и левой формах, т. е. являются оптически активными веществами. % (см. МОЛЕКУЛА). .