Mikor szimmetrikus egy molekula?

Akkor szintetikus egy molekula ha azt mesterségesen állítják elő (vagy nem található meg a természetben).

Megállapítani nagyjából sehogy, hacsak nem lép fel optikai izoméria mert az árulkodó lehet.

akkor szimmetrikus, ha "nem lehet megkülönböztetni a két végét"

például, ha megnézed a CO2-t, ami egy lineáris alakú molekula, akkor nem igazán lehet megkülönböztetni "a két végét"

vagy a SO3 is teljesen szimmetrikus síkháromszög alakú

ezek apoláris molekulák

de a H2O alakjáról már ez nem mondható el, poláris lesz

két azonos atom közötti kötés poláris, mivel mindkét atom egyenlő erősséggel vonzza a kötőelektronpárt

különböző atomok közötti kötés pedig poláris

az elektronegativitás adja meg azt, hogy milyen erősen vonzza egy atom a kötőelektronpárt

a molekula polaritásának meghatározását pedig így lehet szemlélteni:

rajzold le a molekulát, de a kötések helyett nyilakat rajzolj, ami a nagyobb elektronegativitású atom felé mutat

ha ezek a nyilak (mint vektorok) kioltják egymást (vagyis szimmetrikus a molekula), akkor apoláris a molekula, különben poláris

tehát attól, hogy a molekulán belüli kötések polárisak, a molekula még lehet apoláris

Uramatyám, itt van mit helyretenni. Kivettem a nyarat, mert ahogy láttam D NMR-t végre kitiltották, és erre van új jelölt? Pedig Z003-tól jó válaszokra emlékszem.

#4 már valamivel jobb, de ez is leginkább falra hányt borsóra emlékeztet.

Kedves Kérdező!

Remélem még időben sikerül elkapnom, hogy helyretehessem ezt a szimmetriát (már ha még érdekel).

Egy általános bevezetésnek arról szokás ilyenkor beszélni, hogy mi is a szimmetria. Ha megnézünk egy benzol molekulát, akkor azt érzésből is szimmetrikusabbnak mondjuk, mint pl egy vizet vagy ammóniát.

Úgy tudjuk értelmezni a szimmetrikusságot matematikailag, ha matematikai műveleteket vezetünk be, ami egy bizonyos módon mozgatja az adott molekulát.

Hozzáértők kedvéért leírom, hogy ilyenkor természetesen úgy vesszük fel a koordinátarendszert, hogy a hullámfüggvények előjelét figyeljük.

Ezek az alapműveletek matematikai értelemben csoportot alkotnak, vagyis bizonyos tulajdonságok érvényesek rájuk, mint pl az összeadásra vagy szorzásra (megint hozzáértőknek: néha Ábel-csoportot is alkotnak, de gyűrűt soha nem képez egy ilyen struktúra). Ilyen mozgatások pl.: tengely körüli forgatás, síkra tükrözés, giroid (forgatás+tükrözés), pontra tükrözés, inverzió, stb. Itt fontosnak érzem kimondani - szakértők számára is -, hogy ezeket a szimmetriaműveleteket a részecskék megkülönböztethetetlensége miatt tudjuk használni. Ez annyit tesz, hogy két hidrogén, két oxigén, vagy bármely más atomokat tökéletesen megegyező gömböknek képzelhetjük el (egy ilyen szintű tárgyaláson elég ez a közelítés).

A legalapvetőbb szimmetriaművelet az identitás, ami azt jelenti, hogy semmit nem csinálok a molekulával (vagy 360°-kal forgatom), de ez mindenre teljesül, azonban matematikailag szükséges bevezetni a csoportok és osztályok kialakításához.

A többire nézzük a víz példáját. Elég elcsépelt valóban, de ez a "még érthetően kicsi, de példaműveleteknek elég nagy" típus.

[link]

Ezen a linken a víz szimmetriáit egészen jól mutatják be. Az első eset, hogy egy tengelyt szúrunk át a molekulán úgy, hogy csak az oxigénen menjen keresztül és felezze azt a kötésszöget, amit a két hidrogén zár be. Ekkor a molekulát megragadva 180°-ban tudom forgatni a tengely körül (lsd. animáció) úgy, hogy azt lássam, mint a mozgás előtt. 180° forgatás után ezt még egyszer meg tudjuk tenni. Ezt úgy szokás nevezni, hogy "a molekula rendelkezik egy kétfogású tengellyel". Ehhez a művelethez társul a C (mint tengelyes tükrözés) és 2 (mint kétszeri rotáció): C2.

A következő kettő nagyon hasonló, mindkettő síkra történő tükrözés. Az alsó arra az esetre vonatkozik, ha behúzunk egy síkot az oxigénen keresztül a hidrogénektől azonos távolságra. Ekkor a tükrözés értelmében szimmetrikus a molekula, hiszen egyik hidrogén tökéletesen átmegy a másik helyére és vice-versa. A jele: σ (ejtsd: szigma). Az aposztróf mindig arra vonatkozik, hogy a legnagyobb fogású tengelyt tartalmazza vagy sem a sík. A melléírt koordináták tükrözik azt, amit a bevezetésben kiléptem: a hullámfüggvények előjele miatt fontos kiírni, hogy merre áll a molekula. A középső egy olyan tükrözés, ahol a tükröző sík mind a három atomot tartalmazza. Mivel gömbszimmetrikus gömböknek képzeljük az atomokat, ezért ugyanazt fogjuk látni a két oldalon, tehát erre a műveletre is szimmetrikus a molekula.

Egy másik példa a H-Cl lineáris molekula. Itt megfigyelhető, hogy a kötésre merőlegesen (értsd: egyik atomot sem érinti) nem haladhat át szimmetriatengely vagy sík sem, hiszen a H és Cl atomok megkülönböztethetőek, csak fajtársaikkal egyeznek. C1 persze átmegy, ami 360°-kal forgatja a molekulát, de ez maga az identitás. Ami sokkal fontosabb, hogy a kötésen és a két atomon viszont átmehet egy tengely. Mennyivel tudjuk forgatni a tengelyt úgy, hogy ugyanazt lássuk? Mivel gömbszimmetrikus gömbökről van szó, ezért végtelen sokat tudunk forgatni rajta. Ez egy végtelenfogású tengely. C-nek szokás nevezni a tengelyt és a forgatási lehetőségek miatt ∞: C∞. Természetesen itt is van tükörsík (ami átmegy a két atomon).

Ha összeszedjük az egyes molekulákra eső tulajdonságokat, akkor ún. szimmetriacsoportokat kapunk, amik adott műveleteket tartalmaznak. Ilyen pl. a víz C2v csoportja vagy a HCl D∞h (ejtsd: cé kettő vé és cé végtelen há). A kategorizálásnak van egy biztos algoritmusa (numerikusan több is): Schönflies-táblázat. Itt igen és nem válaszokon keresztül lehet eldönteni, hogy egy molekula hova tartozik.

[link]

Remélem érthető volt és köszönöm az elolvasásra szánt időt! Ha valami mégsem világos, privátban elérhető vagyok.

na bakker ezt most jól elmagyarázták,

az én agyam elött le is zuhant a roló,

de azért köszönjük.

igen, egyetértek az előttem szólóval, kérjük a #6. válaszolót 1 vagy max 2 mondatban (tő mondatban) válaszolni.

(remélem így mi is megizzasztjuk):)