PS2019 Přírodovědecká fakulta MU - Ustav chemie
Seminární cvičení č. 6       C4040 Fyzikální chemie II seminář
SYMETRIE MOLEKUL
Některé molekuly vykazují symetrii, tzn. záměnou některé části molekuly získáme totožný objekt jako na počátku. Této záměně se říká operace symetrie a typickými operacemi jsou rotace (otočení), reflexe (zrcadlení) a inverze (převrácení). Těmto operacím symetrie přísluší prvky symetrie jako je např. bod, osa (přímka) a rovina. S pomocí vývojového diagramu níže přiřaďte k následující sadě molekul prvky symetrie, dále operace symetrie a přiřaďte molekuly k příslušným bodovým grupám.
Molecule
Stránka 1 z 4
r
PS2019 Přírodovědecká fakulta MU - Ustav chemie
Seminární cvičení č. 6       C4040 Fyzikální chemie II seminář
a) Molekula fluoru vs. fluorovodíku
Řešení: Lineární - ano. V případě molekuly F2 a vlastně všech molekul vůbec je prvkem symetrie (P) samotná molekula (samotný objekt), jež jí přísluší operace symetrie zvaná identita E (mají ji všechny molekuly) a která spočívá v tom, že s molekulou neděláme nic (resp. násobíme jedničkou). Dalším významným prvkem symetrie je střed symetrie i, pro nějž je charakteristická operace inverze (překlopení) přes tento bod. Osa, na níž leží oba atomy, hlavní osa symetrie a je oo-Četná, touto osou zároveň prochází 00 vertikálních rovin symetrie. Tato molekula přísluší bodové grupě symetrie D»h. V molekule H F je opět identita, ale střed symetrie chybí. Podle vývojového diagramu patří tato molekula k bodové grupě CoV. Další prvky symetrie bychom nalezli nahlédnutím do tabulek charakterů.
b) Voda
Řešení: Lineární — ne. Voda je typickým představitelem molekul lomeného tvaru. P: Ci (dvojčetná osa symetrie a je hlavní osou symetrie. Operace s ní spojená je rotace o 180° (360°/2). Více n-četných (n>2) os přítomno není, rovněž není přítomno více dvojčetných os kolmých na hlavní osu C2), dále není přítomna horizontální rovina symetrie <7h, která je kolmá na hlavní osu symetrie. Za to jsou přítomny dvě vertikální roviny symetrie ov, které tuto hlavní osu obsahují (leží v ní). Operace spojené s těmito rovinami je zrcadlení (reflexe). Molekula vody patří do bodové grupy C2v. c) Amoniak
Řešení: Lineární - ne.
P: C3 (hl. trojčetná osa s O rotace o 120° (36073). Dále tři oy. Bodová grupa C^.
Stránka 2 z 4
PS2019 Seminární cvičení č. 6
Přírodovědecká fakulta MU   Ústav chemie C4040 Fyzikální chemie II - seminář
d) (E)-l,2 - dichlorethen
Řešení: Lineární - ne.
P: Ci (kolmá na rovinu molekuly s O rotace o 120°), i, dh (v rovině molekuly, kolmá na Ci s O zrcadlení v rovině molekuly). Vertikální roviny přítomny nejsou. Odpovídající bodová grupa je C211.
e) Kyselina trihydrogenboritá vs. bromid boritý
Řešení: Lineární - ne.
B(OH)3 P: c3, <7h, Si (nevlastní trojčetná osa, která odpovídá součinu operací rotace (o 120°) kolem hlavní trojčetné osy C3 a zrcadlení v rovině kolmé na tuto osu, tzn. že leží v C3). Vertikální roviny v molekule nejsou. Bodová grupa je tedy Cih.
BB13 P: C3, 3C2 (kolmé na hl. osu C3), S3, ah, 3erv. Bodová grupa D3h.
f) Methan vs. anion tetrachloroplatnatý
Řešení: Lineární - ne.
Stránka 3 z 4
r
PS2019 Přírodovědecká fakulta MU - Ustav chemie
Seminární cvičení č. 6       C4040 Fyzikální chemie II seminář
CH4 P: Dvě a n-četných (n>2) os = více trojčetných os C3, není /. Bodová grupa: Ta. Dalšími prvky jsou samozřejmě dvojčetné osy Ci, samozřejmě i nevlastní čtyřčetné osy Sa (rotace o 90° a zrcadlení v rovině kolmé na tuto osu) a dále tam můžeme nalézt tzv. dihedrální roviny symetrie oa, což jsou takové roviny symetrie, které půlí úhel mezi dvojcetnými osami.
[PtCU]2- P: C4 (hl. čtyřčetná osa), více Ci kolmých na C4, oh. Bodová grupa: D4h. Samozřejmě tam najdeme /, 54, av a oa.
g)      Ethan v zákrytové (eclipsed) a nezákrytové (staggered) konformaci
Řešení: Lineární - ne.
H3C-CH3 (eclipsed) P: C3, 3d (kolmé na hl. osu C3), 53, oh, 3ť7v. Bodová grupa £>3h. H3C-CH3 (staggered) P: C3, 3d, i, 5ď, oa. Bodová grupa Dia.
h) Hexakyanoželeznatanový anion
Řešení: Lineární - ne.
[Fe(CN)6]4_ P: Dvě a n-četných (n>2) os = více trojčetných os C3, dále Ca, C2, střed symetrie i je přítomen - bodová grupa je Oh. Dále nalezneme 54, Se, erh, crd.
Stránka 4 z 4