Симметрия молекул. Точечные группы симметрии. Таблица характеров. Применение симметрии для классификации молекулярных орбиталей
Симметрия – если у молекулы есть более чем одна ориентация в пространстве, неотличимая от исходной, то молекула обладает симметрией. Перевод молекулы из исходной ориентации в пространстве в другую, неотличимую, - операция симметрии.
Ось, точка и плоскость симметрии – элементы симметрии.
Точечная группа симметрии – когда операции симметрии выполняются с сохранением неподвижной одной точки в пространстве и это центр тяжести молекулы.
Всего пять элементов симметрии: ось, плоскость симметрии, зеркально-поворотная ось, центр инверсии и идентичность (идентичностью обладают все молекулы).
Совокупность всех операций симметрии, которые можно провести с молекулой, и являются точечной группой симметрии.
Таблица характеров показывает результат проведения операций симметрии с элементами пространства. Указываются характеры неприводимых представлений. Каждый характер – результат проведения операции симметрии.
Неприводимые представления – строчка в таблице характеров, которая состоит из сумм диагональных элементов подматриц, полученных при исчерпывающем преобразовании подобия. (сам ни хрена не понял).
Электронное строение многоатомных молекул. Канонические и локализованные мо. Термы состояний.
Начнём с того, что такое групповые орбитали. А это совокупность атомных орбиталей одного типа, но принадлежащих разным атомам.
Принцип суперпозиции: если орбитали имеют одинаковые энергии, то их легко можно комбинировать. Если орбитали одного атома имеют равные энергии, то и линейные комбинации имели бы ту же самую энергию.
Гибридизация – математический приём, который заключается во взятии линейной комбинации атомных орибатлей одного и того же атома, но имеющих разную симметрию. С помощью гибридизации достигается наглядность в построении молекулярных орбиталей.
В принципе это основа построения электронного строения. Суть такова: две ординаты E, слева один атом, справа – другой. На ординатах их электронные уровни. Ну и размещаем на этих электронных уровнях сами электроны.
Локализованные орбитали. У молекулы могут быть одноэлектронные свойства, которые зависят от свойств конкретной орбитали. Пример такого свойства: потенциал ионизации. Многоэлектронные свойства зависят от электронного состояния молекул.
Польза локализованных орбиталей: для химических реакций (ведь даже в сложных молекулах реакция идёт лишь на одном её участке).
Термы состояния многоатомных молекул определяются на основании тех неприводимых представлений, по которым преобразуются заполненные орбитали данной молекулы. Заполненные оболочки для определения термов многоатомной молекулы не надо учитывать, т.к. они всегда дают полусимметричные представления.
Геометрия молекул. Гибридизация и валентные углы. Концепция оэпво.
Концепция ОЭПВО. ОЭПВО – теория отталкивания электронных пар валентных оболочек. Позволяет достаточно хорошо определить точечную группу любой молекулы, если она не содержит атомы переходных элементов (где нет d-валентной оболочки). Её предсказание несколько отличается от истины. Так, каждая молекула разбивается на участки. В каждом есть центральный атом и несколько присоединённых к нему атомов.
Гибридизация и валентные углы.
Гибридизация – математический приём, который заключается во взятии линейной комбинации атомных орибатлей одного и того же атома, но имеющих разную симметрию. С помощью гибридизации достигается наглядность в построении молекулярных орбиталей.
Принцип максимального перекрывания атомных орбиталей: химическая связь образуется в том направлении, в котором перекрывание между атомными орбиталями максимально. Угол между гибридами = угол между p-орбиталями, которые образуют гибридизацию.
По валентному углу можно определить тип гибридизации. Формула:
- знать бы ещё, что такое C.
Формула пригодна при углах >90 градусов.