结构化学之分子的对称性

分子的对称性思维导图，包括对称操作和对称元素、群满足条件与对称元素的组合、对称操作群、分子对称性与偶极矩，旋光性的关系、群的表示和初步应用等内容。

分子对称性

• 对称操作和对称元素
  • 恒等元与恒等操作
  • 不动动作或转动360度成称为恒等操作，相应的对称元素称为恒等元，记作E
  • 旋转轴与旋转操作
  • 旋转操作是将分子绕某一轴旋转，使其复原的操作，记作C 旋转轴也称为真轴
  • 镜面与反映操作
  • 分子中若存在一个平面，将分子两半部分互相反映而能使分子复原，则该平面镜是镜面 （反映不可以真实进行，是非真操作或虚动作）
  • 对称中心与反演操作
  • 分子中若存在一点，将每个原子通过这一点引连线并延长到反方向等距离处而使分子复原，这一点是对称中心i，这种操作是反演操作
  • 映轴与旋转反映操作
  • 反轴与旋转反演操作
• 群满足条件与对称元素的组合
  • 群要满足的四个条件：封闭性，结合律，恒等元素，逆元素
  • 群的乘法表
  • 对称元素组合原理
• 对称操作群
  • 单轴群
  • Cn群：n阶群，只有一条n次旋转轴Cn
  • Cnh群：2n阶群，除了有一条旋转轴Cn外，还有一个与之垂直的镜面
  • Cnv群：2n阶群，除有一条旋转轴Cn外，还有与之相包含的n个镜面
  • Cni群：n为奇数，分子中只有一条奇次反轴In
  • S4群：只有四次映轴
  • 双轴群
  • Dn群：n阶群，除主轴Cn外，还有与之垂直的n条C2副轴
  • Dnh群：4n阶群，在Dn的基础上还有垂直于主轴的镜面
  • Dnd群：4n阶群，在Dn基础上，增加了n个包含主轴且平分二次副轴夹角的镜面
  • 高阶群
  • 正四面体群：T，Td，Th
  • 立方体群：O和Oh（正方体，正八面体）
  • 二十面体群：I和Ih
  • 无轴群
  • 包括Cs，Ci，C1
• 分子对称性与偶极矩，旋光性的关系
  • 分子对称性与偶极矩
  • 偶极矩为零的几种情况：（1）分子有对称中心；（2）分子中至少有两个对称元素有唯一交点；（3）分子中有S4
  • 极性分子的点群有：Cn，Cnv，Cs
  • 分子对称性与旋光性
  • 具有Sn的分子是非手性分子
  • 非手性分子没有旋光性，手性是分子产生旋光性的必要条件，（手性分子通常属于Cn，Dn群）
• 群的表示和初步应用
  • 群的概念
    • 群的表示与特征标