《结构化学》课程PPT教学课件（讲稿）第四章 分子对称性

第四章分子对称性 能简明地表达分子的构型 可简化分子构型的测定工作 ●帮助正确地了解分子的性质 ●指导化学合成工作 ●简化计算工作量

第四章 分子对称性 ⚫ 能简明地表达分子的构型 ⚫ 可简化分子构型的测定工作 ⚫ 帮助正确地了解分子的性质 ⚫ 指导化学合成工作 ⚫ 简化计算工作量

4.1对称操作和对称元素 ●对称操作:能够不改变物体或图形中任 何两点间距离而使其复原的操作 对称元素:进行对称操作时所依据的几 何要素(点、线、面) ●对于分子等有限物体,在进行操作时, 分子中至少有一点是不动的,故分子的 对称操作叫点操作

4.1对称操作和对称元素 ⚫ 对称操作：能够不改变物体或图形中任 何两点间距离而使其复原的操作。 ⚫ 对称元素：进行对称操作时所依据的几 何要素（点、线、面） ⚫ 对于分子等有限物体，在进行操作时， 分子中至少有一点是不动的，故分子的 对称操作叫点操作

1恒等元素(E)和恒等操作(E 相当于一个不动操作(获得全等图形的操作)。 旋转360°也可作为恒等操作。恒等操作和恒等 元素是任何分子图形都具有的。 -2旋转轴和旋转操作 旋转轴也叫对称轴,是通过分子的一条特定的 直线,用记号Cn表示。 旋转操作是以直线为轴旋转0角能产生的等价图 形。若旋转一次(=360°)能使图形复原,称 为单重(一次)旋转轴,记为C1。即:

-1-恒等元素（E）和恒等操作（ E ˆ ） 相当于一个不动操作（获得全等图形的操作）。 旋转360°也可作为恒等操作。恒等操作和恒等 元素是任何分子图形都具有的。 -2-旋转轴和旋转操作 旋转轴也叫对称轴 ，是通过分子的一条特定的 直线，用记号Cn表示。 旋转操作是以直线为轴旋转θ角能产生的等价图 形。若旋转一次（θ=360°）能使图形复原，称 为单重(一次)旋转轴，记为C1。即：

0=360°,次旋转轴C1。 0=180°,二次旋转轴C2 0=360/,n次旋转轴Cn 0:基转角,产生等价分子图形所需旋转的最小角度。 个C轴能产生n个旋转操作:C、3n=E 绕X轴 1y转120 >y再转120 (2) 转1200 BF3,存在C3轴,其对称操作为: 2 若一个分子共有几个对称轴,则其中轴次最大者称为主轴

θ=360° ,一次旋转轴C1。 一个Cn轴能产生n个旋转操作： c c c c E n n n n n ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ 2 3 、 、  = θ=180° ,二次旋转轴C2。 θ=3600 /n ，n次旋转轴Cn。 BF3，存在C3轴，其对称操作为： c c c E ˆ ˆ ˆ ˆ 3 3 2 3 、 3 、 = 若一个分子共有几个对称轴，则其中轴次最大者称为主轴。 θ :基转角，产生等价分子图形所需旋转的最小角度

思考题 下列分子具有什么对称轴? (1)反式二氯乙烯 1个C2轴 (2)BF3(平面三角形) 3个C C3轴 (3)PCl4(平面四方形 1个C轴、轴 (4)苯(正六边形 1个C轴、6个轴 0个C2轴 (5)N2(直线形) N 个C

C C Cl H Cl H 思考题 下列分子具有什么对称轴？ (1)反式二氯乙烯 1个C2轴 N N (2)BF3 (平面三角形) (3)PtCl4 (平面四方形) (4)苯(正六边形) (5)N2 (直线形) 3个C2轴、1个C3轴 1个C4轴、4个C2轴 1个C6轴、6个C2轴 ∞个C2轴、∞ 个C∞

3对称中心和反演操作 在分子图形中有一个中心点分子,把分子中任 个原子沿着中心点的连线等距离移到分子的另 端后,分子能够复原。则称这个中心点为对称中 心 对称中心相应的对称操作叫反演或倒皮。 对称中心只能产生两个对称操作: i(n为奇数 1E(m为偶数

-3-对称中心 i 和反演操作 i ˆ 在分子图形中有一个中心点分子，把分子中任一 个原子沿着中心点的连线等距离移到分子的另一 端后，分子能够复原。则称这个中心点为对称中 心。 对称中心相应的对称操作叫反演或倒反。 对称中心只能产生两个对称操作：    = （ 为偶数） （ 为奇数） E n i n i n ˆ ˆ

思考题 判断下列分子是否具有对称中心? (1)反式二氯乙烯 有 (2)BF3(平面三角形) (3)PCl4(平面四方形 有 (6)CO (4)苯(正六边形 有 (7)H2O (5)N2(直线形)有 (8)乙炔

思考题 判断下列分子是否具有对称中心？ (1)反式二氯乙烯 (2)BF3 (平面三角形) (3)PtCl4 (平面四方形) (4)苯(正六边形) (5)N2 (直线形) C C Cl H Cl H (6)CO (7)H2O (8)乙炔 有i 有i 有i 有i 有i 无i 无i 无i

4-镜面(对称面,a)和反映操作 若分子中这样一个平面,平面一侧的原子按与这 个平面垂直的方向等距离移到平面另一侧后,分 子能复原,则称此平面为对称面,相应的操作为 反映操作 对称面把分子图形分成完全相等的两部分。 个对称面只能产生两个反映操作: 6=(6(为奇数 1E(m为偶数

-4-镜面(对称面，σ )和反映操作  ˆ 若分子中这样一个平面，平面一侧的原子按与这 个平面垂直的方向等距离移到平面另一侧后，分 子能复原，则称此平面为对称面，相应的操作为 反映操作。 对称面把分子图形分成完全相等的两部分。 一个对称面只能产生两个反映操作：      = （ 为偶数） 为奇数） E n n n ˆ ˆ( ˆ

对称面可分为三种类型: σ,一包含主轴的对称面 h 垂直主轴的对称面 o一包含主轴且平分主轴的个二重轴之间的夹 PCl4:其对称面如上图所示。 C4 d h d

对称面可分为三种类型：          —包含主轴且平分主轴的两个二重轴之间的夹角 —垂直主轴的对称面 —包含主轴的对称面 d h v PtCl4：其对称面如上图所示

思考题 判断下列分子是否具有对称面,有何种对称面? (1)反式二氯乙烯 C (2)BF3(平面三角形) 有o (3N2(直线形 有 hO0个0AO (6)CO 有 00

思考题 判断下列分子是否具有对称面，有何种对称面？ (2)BF3 (平面三角形) (1)反式二氯乙烯 (3)N2 (直线形) (6)CO C C Cl H Cl H 有σh 有σh、3个σd 有σh、∞个σd (σv ) 有∞ 个σv