第四章分子的对称优秀课件.ppt

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1、第四章分子的对称第1页，本讲稿共60页对称操作群A,BCv群：一个分子的全部对称操作构成一个对称操作群，群：一个分子的全部对称操作构成一个对称操作群，群是按一定规律相互联系着的一些元素的集合。群是按一定规律相互联系着的一些元素的集合。v若集合若集合G=同时满足以下同时满足以下4个条件，个条件，则则G形成一个群：形成一个群：封闭性：若封闭性：若A,BG，AB=C，则，则CG缔合性：若缔合性：若A,B,CG，则，则AB(C)=(AB)C有（有（E）恒等操作）恒等操作:有恒等操作有恒等操作E，AE=EA=A有逆操作：有逆操作：AG，A-1G，AA-1=A-1A=Ev上述是判断一个集合是否形成一个群的

2、标准，上述是判断一个集合是否形成一个群的标准，也是群的也是群的4个基本性质。个基本性质。第2页，本讲稿共60页群中元素的数目称为群的阶次，元素数目有限的群中元素的数目称为群的阶次，元素数目有限的群称为有限群；元素数目无限的群称为无限群。群称为有限群；元素数目无限的群称为无限群。第3页，本讲稿共60页群的乘法表v一个一个h阶有限群的乘法表由阶有限群的乘法表由h行和行和h列组成，共列组成，共h2个乘积；个乘积；v设行坐标为设行坐标为x，列坐标为，列坐标为y，则交叉点，则交叉点yx,先操作先操作x，再操作，再操作y；v对称操作的乘法一般是不可交换的，故应注意次序。对称操作的乘法一般是不可交换的，故应

3、注意次序。q积：两个第一类对称操作的乘积和积：两个第一类对称操作的乘积和2个第二类对称操作个第二类对称操作的乘积都是第一类对称操作；第一类和第二类操作的乘积的乘积都是第一类对称操作；第一类和第二类操作的乘积为第二类对称操作。为第二类对称操作。第4页，本讲稿共60页分子点群vv分子点群的分类分子点群的分类分子点群的分类分子点群的分类在分子中，原子固定在其平衡位置上，其空间排列是在分子中，原子固定在其平衡位置上，其空间排列是对称的图象，利用对称性原理探讨分子的结构和性质，对称的图象，利用对称性原理探讨分子的结构和性质，是人们认识分子的重要途径，是了解分子结构和性质是人们认识分子的重要途径，是了解分

4、子结构和性质的重要方法。分子对称性是联系分子结构和分子性质的重要方法。分子对称性是联系分子结构和分子性质的重要桥梁之一。的重要桥梁之一。第5页，本讲稿共60页一个有限分子的对称操作群称为点群。一个有限分子的对称操作群称为点群。点群中点的含义：点群中点的含义：（1）这些对称操作都是点操作，操作）这些对称操作都是点操作，操作时分子中至少有一点不动；（时分子中至少有一点不动；（2）分子的全部对称元素至）分子的全部对称元素至少通过一个公共点。少通过一个公共点。分子点群是充分反映分子对称性的概念，有熊夫利斯记号和分子点群是充分反映分子对称性的概念，有熊夫利斯记号和国际记号两种。分子点群大致可分为几类：国

5、际记号两种。分子点群大致可分为几类：C Cn n、群群群群C Cnvnv、群群群群C Cnhnh、群群群群D Dn n、群群群群 D Dnhnh、群群群群D Dndnd、群群群群SnSn、群群群群高阶群高阶群高阶群高阶群第6页，本讲稿共60页Cn点群点群v若分子只有若分子只有n次旋转轴，它就属于次旋转轴，它就属于Cn群，群元素为群，群元素为E，Cn，Cn2Cnn-1。这是。这是n阶循环群。阶循环群。v现以二氯丙二烯（图现以二氯丙二烯（图I）为例说明。）为例说明。图图图图I Iv该分子两个该分子两个HC/Cl碎片分别位于两个相互垂直的平面上，碎片分别位于两个相互垂直的平面上，C2轴穿过中心轴穿过

6、中心C原子，与两个平面形成原子，与两个平面形成45夹角。夹角。C2轴旋轴旋转转180，两个，两个Cl，两个，两个H和头、尾两个和头、尾两个C各自交换，整各自交换，整个分子图形复原。我们说它属于个分子图形复原。我们说它属于C2点群，群元素为点群，群元素为E，C2。第7页，本讲稿共60页图图图图IIIIII旋转一定角度的三氯乙烷（图旋转一定角度的三氯乙烷（图旋转一定角度的三氯乙烷（图旋转一定角度的三氯乙烷（图IIIIII）也是）也是）也是）也是C C3 3对称性分子。对称性分子。对称性分子。对称性分子。第8页，本讲稿共60页Cnv点群点群 若分子有若分子有若分子有若分子有n n重旋转轴和通过重旋转

7、轴和通过重旋转轴和通过重旋转轴和通过C Cn n轴的对称面轴的对称面轴的对称面轴的对称面 v v，就生成一个，就生成一个，就生成一个，就生成一个C Cnvnv点群。对称元素有点群。对称元素有点群。对称元素有点群。对称元素有C Cn n和和和和n n个个个个 v v，阶次为，阶次为，阶次为，阶次为2n2n。与水分子类似的与水分子类似的与水分子类似的与水分子类似的V V型分子，如型分子，如型分子，如型分子，如SOSO2 2、NONO2 2、ClOClO2 2、HH2 2S,S,船式环已烷船式环已烷船式环已烷船式环已烷(图图图图IVIV)、N N2 2HH4 4(图图图图V)V)等均属等均属等均属等

8、均属C C2v2v点群。其点群。其点群。其点群。其 它构型的分子亦多属它构型的分子亦多属它构型的分子亦多属它构型的分子亦多属C C2v2v点群的，如稠环化合点群的，如稠环化合点群的，如稠环化合点群的，如稠环化合（C C1414HH1010），茚，杂环化合物呋喃茚，杂环化合物呋喃茚，杂环化合物呋喃茚，杂环化合物呋喃(C(C4 4HH4 4O)O)吡啶吡啶吡啶吡啶(C(C5 5HH5 5N)N)等。等。等。等。水分子属水分子属水分子属水分子属C C2v2v点群。点群。点群。点群。C C2 2轴经过轴经过轴经过轴经过OO原子、平分原子、平分原子、平分原子、平分HOHHOH，分，分，分，分 子所在平面

9、是一个子所在平面是一个子所在平面是一个子所在平面是一个 v v平面，另一个平面，另一个平面，另一个平面，另一个 v v平面经过平面经过平面经过平面经过OO原子原子原子原子 且与分子平面相互垂直。且与分子平面相互垂直。且与分子平面相互垂直。且与分子平面相互垂直。第9页，本讲稿共60页图图IV.船式环已烷船式环已烷图图V.N2H4第10页，本讲稿共60页NHNH3 3分子分子分子分子(图图图图VI)VI)是是是是C C3v3v点群典型例子。点群典型例子。点群典型例子。点群典型例子。C C3 3轴穿过轴穿过轴穿过轴穿过N N原子和三原子和三原子和三原子和三角锥的底心，三个对称面各包括一个角锥的底心，

10、三个对称面各包括一个角锥的底心，三个对称面各包括一个角锥的底心，三个对称面各包括一个N-HN-H键。键。键。键。图图VI.NH3COCO分子分子分子分子(图图图图VIII)VIII)是是是是C Cvv点群典型例子。点群典型例子。点群典型例子。点群典型例子。C Cvv轴穿过了轴穿过了轴穿过了轴穿过了C C原原原原子和子和子和子和OO原子所在的直线，任何一个经过原子所在的直线，任何一个经过原子所在的直线，任何一个经过原子所在的直线，任何一个经过C C原子和原子和原子和原子和OO原子所原子所原子所原子所在的面都是其在的面都是其在的面都是其在的面都是其 v v平面。平面。平面。平面。其它三角锥型分子其

11、它三角锥型分子其它三角锥型分子其它三角锥型分子PClPCl3 3、PFPF3 3、PSClPSCl3 3、CHCH3 3ClCl、CHClCHCl3 3等，等，等，等，均属均属均属均属C C3v3v点群。点群。点群。点群。P P4 4S S3 3(图图图图VIIVII)亦属亦属亦属亦属C C3v3v点群。点群。点群。点群。第11页，本讲稿共60页图图VII.P4S3图图VIII.CO分子分子第12页，本讲稿共60页Cnh点群点群 属于属于属于属于C Cnhnh点群的分子，有一个点群的分子，有一个点群的分子，有一个点群的分子，有一个n n重旋转轴和一个垂直重旋转轴和一个垂直重旋转轴和一个垂直重旋

12、转轴和一个垂直于轴的对称面。阶次为于轴的对称面。阶次为于轴的对称面。阶次为于轴的对称面。阶次为2n2n。对称元素：。对称元素：。对称元素：。对称元素：（1 1）n n为奇为奇为奇为奇数时：数时：数时：数时：C Cn n，h h，I I2n2n；（2 2）n n为偶数时：为偶数时：为偶数时：为偶数时：C Cn n，h h，i,(Ii,(In n)该分子是一个平面分子。该分子是一个平面分子。该分子是一个平面分子。该分子是一个平面分子。C=CC=C键中点存在垂直于分子平键中点存在垂直于分子平键中点存在垂直于分子平键中点存在垂直于分子平 面的面的面的面的C C2 2旋转轴旋转轴旋转轴旋转轴()，分子所

13、在平面即为水平对称面，分子所在平面即为水平对称面，分子所在平面即为水平对称面，分子所在平面即为水平对称面 h h()，C=CC=C键中点还是分子的对称中心键中点还是分子的对称中心键中点还是分子的对称中心键中点还是分子的对称中心i i。所以。所以。所以。所以C C2h2h点点点点 群群群群()的对称操作有四个：的对称操作有四个：的对称操作有四个：的对称操作有四个：EE，C C2 2，h h，i i，若分子中，若分子中，若分子中，若分子中 有偶次旋转轴及垂直于该轴的水平平面，就会产生一有偶次旋转轴及垂直于该轴的水平平面，就会产生一有偶次旋转轴及垂直于该轴的水平平面，就会产生一有偶次旋转轴及垂直于该

14、轴的水平平面，就会产生一个个个个 对称中心。反式丁二烯等均属对称中心。反式丁二烯等均属对称中心。反式丁二烯等均属对称中心。反式丁二烯等均属C C2h2h点群。点群。点群。点群。现以二氯乙烯分子为例，说明现以二氯乙烯分子为例，说明现以二氯乙烯分子为例，说明现以二氯乙烯分子为例，说明C C2h2h点群。点群。点群。点群。第13页，本讲稿共60页二氯乙烯分子二氯乙烯分子第14页，本讲稿共60页 I I7 7-离子离子离子离子(图图图图I)I)亦属于亦属于亦属于亦属于C C2h2h点群，点群，点群，点群，I I7 7-离子为离子为离子为离子为“Z”Z”型的平面型的平面型的平面型的平面离子，离子，离子，

15、离子，C C2 2轴与对称心位于第四个轴与对称心位于第四个轴与对称心位于第四个轴与对称心位于第四个I I原子上。原子上。原子上。原子上。HH3 3BOBO3 3分子是分子是分子是分子是C C3h3h群的例子。由于群的例子。由于群的例子。由于群的例子。由于B B与与与与OO原子都以原子都以原子都以原子都以SpSp2 2杂化与其它原子成键，所以整个分子在一个平面上。杂化与其它原子成键，所以整个分子在一个平面上。杂化与其它原子成键，所以整个分子在一个平面上。杂化与其它原子成键，所以整个分子在一个平面上。C C3 3轴位于轴位于轴位于轴位于B B原子上且垂直分子平面。原子上且垂直分子平面。原子上且垂直

16、分子平面。原子上且垂直分子平面。(图图图图III)III)萘的二氯化物亦属于萘的二氯化物亦属于萘的二氯化物亦属于萘的二氯化物亦属于C C2h2h点群。点群。点群。点群。(图图图图II)II)第15页，本讲稿共60页图图I：I7-离子离子第16页，本讲稿共60页图图II：萘的二氯化物：萘的二氯化物图图III：H3BO3分子分子第17页，本讲稿共60页习惯上，习惯上，C1h=C1v=Cs第18页，本讲稿共60页Dn点群点群 如果某分子除了一个主旋转轴如果某分子除了一个主旋转轴如果某分子除了一个主旋转轴如果某分子除了一个主旋转轴C Cn n(n2)(n2)之外，还有之外，还有之外，还有之外，还有n

17、n个垂直个垂直个垂直个垂直于于于于C Cn n轴的二次轴轴的二次轴轴的二次轴轴的二次轴C C2 2，则该分子属，则该分子属，则该分子属，则该分子属DnDn点群点群点群点群非平衡态的乙烷，甲乙碳上的非平衡态的乙烷，甲乙碳上的非平衡态的乙烷，甲乙碳上的非平衡态的乙烷，甲乙碳上的2 2组氢原子相互错开一组氢原子相互错开一组氢原子相互错开一组氢原子相互错开一 定角度，该状态对称性为定角度，该状态对称性为定角度，该状态对称性为定角度，该状态对称性为D D3 3；另有另有另有另有CoCo3+3+与乙二胺形与乙二胺形与乙二胺形与乙二胺形 成成成成 的螯合物，螯合配体的螯合物，螯合配体的螯合物，螯合配体的螯合

18、物，螯合配体(乙二胺乙二胺乙二胺乙二胺)象风扇叶片一样排布。象风扇叶片一样排布。象风扇叶片一样排布。象风扇叶片一样排布。（如图）（如图）（如图）（如图）双乙二胺双乙二胺双乙二胺双乙二胺NHNH2 2-CH-CH2 2-CH-CH2 2-NH-NH2 2-CH-CH2 2-CH-CH2 2-NH-NH2 2可对可对可对可对CoCo3+3+离子离子离子离子3 3配位螯合，配位螯合，配位螯合，配位螯合，2 2个双乙二胺与个双乙二胺与个双乙二胺与个双乙二胺与CoCo3+3+形成形成形成形成Co(dien)Co(dien)2 2配配配配 合物，具有合物，具有合物，具有合物，具有D D2 2对称性。对称性

19、。对称性。对称性。(右图）右图）右图）右图）（左图左图左图左图）为）为）为）为D D2 2对称性分子，对称性分子，对称性分子，对称性分子，C C2 2主轴穿过联苯轴线，经主轴穿过联苯轴线，经主轴穿过联苯轴线，经主轴穿过联苯轴线，经过过过过2 2个个个个OO为水平面上的为水平面上的为水平面上的为水平面上的C C2 2轴，还有一个轴，还有一个轴，还有一个轴，还有一个C C2 2轴与这两轴与这两轴与这两轴与这两个个个个CC2 2轴垂直。轴垂直。轴垂直。轴垂直。第19页，本讲稿共60页第20页，本讲稿共60页非平衡态的乙烷（白色的非平衡态的乙烷（白色的为上层的为上层的H原原子，黄色的子，黄色的为下层的

20、为下层的H原子，）原子，）第21页，本讲稿共60页Dnh点群点群n nD Dnhnh分子含有一个主旋转轴分子含有一个主旋转轴分子含有一个主旋转轴分子含有一个主旋转轴C Cn n（n2n2），），），），n n个个个个垂直于垂直于垂直于垂直于C Cn n 轴的二次轴轴的二次轴轴的二次轴轴的二次轴C C2 2，还有，还有，还有，还有一一一一个垂直于个垂直于个垂直于个垂直于主轴主轴主轴主轴C Cn n的水平对称面的水平对称面的水平对称面的水平对称面 h h；由；由；由；由 此可产生此可产生此可产生此可产生4n4n个个个个对称操作：对称操作：对称操作：对称操作：EE，C Cn n，C Cn n2 2，

21、C Cn n33CCn nn-1n-1；C C1 1(1)(1)，C C2 2(2)(2)CC2 2(n)(n)；h h，S Sn n1 1，S Snn2 2，SSn nn-1n-1；v v(1)(1)，v v(2)(2)v v(n)(n)C Cn n旋转轴产生旋转轴产生旋转轴产生旋转轴产生n n个旋转操作，个旋转操作，个旋转操作，个旋转操作，n n个个个个C C2 2(i)(i)轴旋转产生轴旋转产生轴旋转产生轴旋转产生n n个旋转操作，还有对称个旋转操作，还有对称个旋转操作，还有对称个旋转操作，还有对称面反映及面反映及面反映及面反映及（n-1n-1）个映转操作，个映转操作，个映转操作，个映转

22、操作，n n个通过个通过个通过个通过C Cn n主主主主轴的轴的轴的轴的 垂面垂面垂面垂面 v v的反映操作。故的反映操作。故的反映操作。故的反映操作。故D Dnhnh群为群为群为群为4n4n阶群阶群阶群阶群第22页，本讲稿共60页 平面型的对硝基苯分子平面型的对硝基苯分子平面型的对硝基苯分子平面型的对硝基苯分子 C C6 6HH4 4(NO(NO2 2)2 2，草酸根离子，草酸根离子，草酸根离子，草酸根离子CC2 2OO4 4 2-2-等。等。等。等。还有稠环化合物萘还有稠环化合物萘还有稠环化合物萘还有稠环化合物萘(图图图图）图图ID D2h2h对称性的分子亦很多，如常见的乙烯分子对称性的分

23、子亦很多，如常见的乙烯分子对称性的分子亦很多，如常见的乙烯分子对称性的分子亦很多，如常见的乙烯分子(图图图图)，蒽、立体型的双吡啶四氟化硅蒽、立体型的双吡啶四氟化硅蒽、立体型的双吡啶四氟化硅蒽、立体型的双吡啶四氟化硅(图图图图）等。）等。）等。）等。图图II图图III第23页，本讲稿共60页 D D3h3h：平面三角形的：平面三角形的：平面三角形的：平面三角形的BFBF3 3(图图图图IV)IV)、图图IV三棱柱型的三棱柱型的三棱柱型的三棱柱型的TcTc6 6ClCl6 6(图图图图VI)VI)金属簇合物等也是金属簇合物等也是金属簇合物等也是金属簇合物等也是D D3h3h对称性。对称性。对称性

24、。对称性。COCO3 32-2-、NONO3 3-或三角形骨架的环丙烷均属或三角形骨架的环丙烷均属或三角形骨架的环丙烷均属或三角形骨架的环丙烷均属D D3h3h点群。点群。点群。点群。三三三三 角双锥角双锥角双锥角双锥PClPCl5 5(图图图图V)V)、图图V图图VI第24页，本讲稿共60页第25页，本讲稿共60页 D D4h4h：Ni(CN)Ni(CN)4 4 2-2-(图图图图I)I)、PtClPtCl4 4 2-2-等平面四边形分子等平面四边形分子等平面四边形分子等平面四边形分子属属属属D D4h4h对称性，对称性，对称性，对称性，典型的金属四重键分子典型的金属四重键分子典型的金属四重

25、键分子典型的金属四重键分子ReRe2 2ClCl8 82-2-(见见见见课本课本课本课本P200)P200)，两个，两个，两个，两个ReRe各配位四个各配位四个各配位四个各配位四个ClCl原子，原子，原子，原子，两层两层两层两层ClCl原原原原子完全重叠，故符合子完全重叠，故符合子完全重叠，故符合子完全重叠，故符合D D4h4h对称性要求。对称性要求。对称性要求。对称性要求。还有一类金属簇，双金属原子间形成多重键，还有一类金属簇，双金属原子间形成多重键，还有一类金属簇，双金属原子间形成多重键，还有一类金属簇，双金属原子间形成多重键，并并并并 通过四个羧桥再形成离域键。通过四个羧桥再形成离域键。

26、通过四个羧桥再形成离域键。通过四个羧桥再形成离域键。第26页，本讲稿共60页 如如如如MM2 2（COORCOOR）4 4X X2 2（MMMoMo、TcTc、ReRe、RuRu，X XHH2 2OO、ClCl）(图图图图II)II)，C C4 4轴位于轴位于轴位于轴位于M-MM-M键轴，键轴，键轴，键轴，4 4个个个个C C2 2 轴轴轴轴中，中，中，中，2 2个各横贯一对羧桥平面，个各横贯一对羧桥平面，个各横贯一对羧桥平面，个各横贯一对羧桥平面，2 2个与羧桥平面成个与羧桥平面成个与羧桥平面成个与羧桥平面成4545角，经过角，经过角，经过角，经过M-MM-M键中心和键中心和键中心和键中心和

27、4 4个个个个R R基，还有一个水平对基，还有一个水平对基，还有一个水平对基，还有一个水平对称面存在。它也是称面存在。它也是称面存在。它也是称面存在。它也是D D4h4h对称性。对称性。对称性。对称性。ReRe2 2ClCl8 82-2-(图图图图III)III)也属也属也属也属D D4h4h对称性。对称性。对称性。对称性。第27页，本讲稿共60页图图INi(CN)Ni(CN)4 4 2-2-图图IIMM2 2（COORCOOR）4 4X X2 2图图IIIReRe2 2ClCl8 8 2-2-第28页，本讲稿共60页 D D5h5h：重叠型的二茂铁属：重叠型的二茂铁属：重叠型的二茂铁属：重叠

28、型的二茂铁属D D5h5h对称性对称性对称性对称性,IF,IF77、UFUF7 7离子离子离子离子为五角双锥构型，也属为五角双锥构型，也属为五角双锥构型，也属为五角双锥构型，也属D D5h5h对称性。对称性。对称性。对称性。(如下图如下图如下图如下图)第29页，本讲稿共60页D D6h6h点群以苯分子为例说明：点群以苯分子为例说明：点群以苯分子为例说明：点群以苯分子为例说明：vv苯的主轴苯的主轴苯的主轴苯的主轴 位于苯环中心垂直于分子平面，位于苯环中心垂直于分子平面，位于苯环中心垂直于分子平面，位于苯环中心垂直于分子平面，6 6个二次个二次个二次个二次轴轴轴轴3 3个分别经过个分别经过个分别经

29、过个分别经过 两两相对两两相对两两相对两两相对C-HC-H键，键，键，键，3 3个分别平分个分别平分个分别平分个分别平分6 6个个个个C-CC-C键。键。键。键。vv 分子平面即分子平面即分子平面即分子平面即 h h平面，平面，平面，平面，6 6个个个个 v v垂面垂面垂面垂面(动画演示动画演示动画演示动画演示)分别经分别经分别经分别经过过过过6 6个个个个C C2 2轴且相交于轴且相交于轴且相交于轴且相交于C C6 6轴。轴。轴。轴。苯环属于苯环属于苯环属于苯环属于D D6h6h对称群，共有对称群，共有对称群，共有对称群，共有 46462424阶对称操作，是对称性很高的分子。阶对称操作，是对

30、称性很高的分子。阶对称操作，是对称性很高的分子。阶对称操作，是对称性很高的分子。第30页，本讲稿共60页vvD Dhh：同核双原子分子：同核双原子分子：同核双原子分子：同核双原子分子HH2 2、N N2 2(图图图图II)II)、OO2 2等，或中心对称等，或中心对称等，或中心对称等，或中心对称的线型分子的线型分子的线型分子的线型分子COCO2 2、CSCS2 2、C C2 2HH2 2、HgHg2 2ClCl2 2等属于等属于等属于等属于D Dhh对称性。对称性。对称性。对称性。在分子轴线存在一个在分子轴线存在一个在分子轴线存在一个在分子轴线存在一个C C 轴，过分子中心又有一个垂直于轴，过

31、分子中心又有一个垂直于轴，过分子中心又有一个垂直于轴，过分子中心又有一个垂直于分子轴的平面，平面上有无数个分子轴的平面，平面上有无数个分子轴的平面，平面上有无数个分子轴的平面，平面上有无数个C C2 2轴轴轴轴C C 轴，还有无数轴，还有无数轴，还有无数轴，还有无数个垂面个垂面个垂面个垂面 vv经过并相交于经过并相交于经过并相交于经过并相交于C C 轴。轴。轴。轴。vv 夹心面包型的二苯铬（重叠型）（夹心面包型的二苯铬（重叠型）（夹心面包型的二苯铬（重叠型）（夹心面包型的二苯铬（重叠型）（图图图图I I）也是也是也是也是D D6h6h对称性对称性对称性对称性第31页，本讲稿共60页图图I二苯铬

32、二苯铬二苯铬二苯铬图图IIHH2 2、N N2 2第32页，本讲稿共60页Dnd点群点群 一个分子若含有一个一个分子若含有一个一个分子若含有一个一个分子若含有一个n n重旋转轴重旋转轴重旋转轴重旋转轴C Cn n及垂直于及垂直于及垂直于及垂直于C Cn n轴轴轴轴n n个个个个2 2次轴，即满足次轴，即满足次轴，即满足次轴，即满足D Dn n群要求后，要进一步判断是群要求后，要进一步判断是群要求后，要进一步判断是群要求后，要进一步判断是D Dnhnh或或或或D Dndnd，首先要寻找有否垂直于，首先要寻找有否垂直于，首先要寻找有否垂直于，首先要寻找有否垂直于C Cn n主轴的水平对称面主轴的水

33、平对称面主轴的水平对称面主轴的水平对称面 h h。若无，则进一步寻找有否通过若无，则进一步寻找有否通过若无，则进一步寻找有否通过若无，则进一步寻找有否通过C Cn n轴并平分轴并平分轴并平分轴并平分C C2 2轴的轴的轴的轴的n n个个个个 d d垂直对称面，若有则属垂直对称面，若有则属垂直对称面，若有则属垂直对称面，若有则属D Dndnd点群，该群含点群，该群含点群，该群含点群，该群含4n4n个对称个对称个对称个对称操作。操作。操作。操作。第33页，本讲稿共60页 现以现以现以现以丙二烯丙二烯丙二烯丙二烯(图图图图1)1)为例说明。沿着为例说明。沿着为例说明。沿着为例说明。沿着C=C=CC=

34、C=C键方向键方向键方向键方向有有有有 C C2 2主轴，经过中心主轴，经过中心主轴，经过中心主轴，经过中心C C原子垂直于原子垂直于原子垂直于原子垂直于C C2 2轴的轴的轴的轴的2 2个个个个C C2 2轴，轴，轴，轴，与两个平面成与两个平面成与两个平面成与两个平面成4545交角。但不存在一个过中心交角。但不存在一个过中心交角。但不存在一个过中心交角。但不存在一个过中心D D、垂、垂、垂、垂直于主轴的平面，故丙二烯分子属直于主轴的平面，故丙二烯分子属直于主轴的平面，故丙二烯分子属直于主轴的平面，故丙二烯分子属D D2d2d而不是而不是而不是而不是D D2h2h。v图图1第34页，本讲稿共6

35、0页 N N4 4S S4 4(图图图图2)2)、AsAs4 4S S4 4结构，是几个共边五元环围成的结构，是几个共边五元环围成的结构，是几个共边五元环围成的结构，是几个共边五元环围成的网络立体结构，它也是网络立体结构，它也是网络立体结构，它也是网络立体结构，它也是D D2d2d对称性，对称性，对称性，对称性，C C2 2主轴经过主轴经过主轴经过主轴经过上下上下上下上下N-NN-N键的中心，键的中心，键的中心，键的中心，S S4 4共平面，含有共平面，含有共平面，含有共平面，含有2 2个个个个C C2 2轴相互轴相互轴相互轴相互垂直（垂直（垂直（垂直（S S原子对角线）。原子对角线）。原子对

36、角线）。原子对角线）。图图2第35页，本讲稿共60页vv图图图图33Pt4(COOR)8（图（图3)是又一个是又一个D2d对称性的分子。对称性的分子。第36页，本讲稿共60页vvD D3d3d：TiClTiCl6 62-2-(图图图图4 4）构型为八面体沿三次轴方向压扁。属构型为八面体沿三次轴方向压扁。属构型为八面体沿三次轴方向压扁。属构型为八面体沿三次轴方向压扁。属 于于于于D D3d3d对称性。对称性。对称性。对称性。图图图图4 4第37页，本讲稿共60页vvD D4d4d：一些过渡金属八配位化合物，：一些过渡金属八配位化合物，：一些过渡金属八配位化合物，：一些过渡金属八配位化合物，ReF

37、ReF8 82-2-、TaFTaF8 83-3-(图图图图5 5）和和和和Mo(CN)Mo(CN)8 83+3+等均形成四方反棱柱构型，它的等均形成四方反棱柱构型，它的等均形成四方反棱柱构型，它的等均形成四方反棱柱构型，它的对称性属对称性属对称性属对称性属 D D4d4d。S S8 8分子为皇冠型构型，属分子为皇冠型构型，属分子为皇冠型构型，属分子为皇冠型构型，属D D4d4d点群，点群，点群，点群，C C4 4旋转轴位于皇冠中心。旋转轴位于皇冠中心。旋转轴位于皇冠中心。旋转轴位于皇冠中心。4 4个个个个C C2 2轴分别穿过轴分别穿过轴分别穿过轴分别穿过S S8 8环上正对的环上正对的环上正

38、对的环上正对的2 2个个个个S-SS-S键中心，键中心，键中心，键中心，4 4个垂个垂个垂个垂直平分面把直平分面把直平分面把直平分面把 皇冠均分成八部分。皇冠均分成八部分。皇冠均分成八部分。皇冠均分成八部分。(图图图图6 6）第38页，本讲稿共60页图图图图5 5图图图图6 6第39页，本讲稿共60页vv为了达到十八电子效应，为了达到十八电子效应，为了达到十八电子效应，为了达到十八电子效应，Mn(CO)Mn(CO)5 5易形成二聚体易形成二聚体易形成二聚体易形成二聚体MnMn2 2(CO)(CO)1010(图图图图7 7）为减少核间排斥力，为减少核间排斥力，为减少核间排斥力，为减少核间排斥力，

39、2 2组组组组COCO采用采用采用采用交错型，故对称性属交错型，故对称性属交错型，故对称性属交错型，故对称性属D D4d4d。图图图图7 7第40页，本讲稿共60页D D5d5d：二茂铁（图二茂铁（图二茂铁（图二茂铁（图8 8）分子属分子属分子属分子属D D5d5d点群。点群。点群。点群。图图图图8 8第41页，本讲稿共60页Cni和和Sn点群点群vv分子中只含有一个反轴分子中只含有一个反轴分子中只含有一个反轴分子中只含有一个反轴I In n(或映轴或映轴或映轴或映轴S Sn n)的点群属于这一的点群属于这一的点群属于这一的点群属于这一类。类。类。类。vv.C.Cnini点群：点群：点群：点群

40、：当当当当n n为奇数时，分子属于为奇数时，分子属于为奇数时，分子属于为奇数时，分子属于C Cnini点群。点群。点群。点群。又如下面的六元杂环化合物又如下面的六元杂环化合物又如下面的六元杂环化合物又如下面的六元杂环化合物N N3 3S S2 2PClPCl4 4OO2 2(图图图图)亦是亦是亦是亦是属于属于属于属于C Cs s对称性。对称性。对称性。对称性。如如如如TiClTiCl2 2(C(C5 5HH5 5)2 2(图图图图)，TiTi形成四配位化合物，形成四配位化合物，形成四配位化合物，形成四配位化合物，2 2个个个个ClCl原子和环戊烯基成对角。原子和环戊烯基成对角。原子和环戊烯基成

41、对角。原子和环戊烯基成对角。第42页，本讲稿共60页vv.C.Ci i群群群群:SS2 2=、C C2 2=C=Ci i为绕轴旋转为绕轴旋转为绕轴旋转为绕轴旋转180180再进行水平面反映，操作结果再进行水平面反映，操作结果再进行水平面反映，操作结果再进行水平面反映，操作结果相当于一个对称心的反演。故相当于一个对称心的反演。故相当于一个对称心的反演。故相当于一个对称心的反演。故S S2 2群亦记为群亦记为群亦记为群亦记为C Ci i群。群。群。群。例如例如例如例如FeFe2 2(CO)(CO)4 4(C(C5 5HH5 5)2 2(图图图图III)III)，每个，每个，每个，每个FeFe与一个

42、羰基，一个与一个羰基，一个与一个羰基，一个与一个羰基，一个环戊烯基配位，再通过两个桥羰基与另一个环戊烯基配位，再通过两个桥羰基与另一个环戊烯基配位，再通过两个桥羰基与另一个环戊烯基配位，再通过两个桥羰基与另一个FeFe原子成键，它原子成键，它原子成键，它原子成键，它属于属于属于属于C Ci i对称性。对称性。对称性。对称性。SS3 3=C=C3 3=C=C3 3+vvSS4 4点群：点群：点群：点群：只有只有只有只有S S4 4是独立的点群。例如：是独立的点群。例如：是独立的点群。例如：是独立的点群。例如：1,3,5,7-1,3,5,7-四甲基环辛四烯四甲基环辛四烯四甲基环辛四烯四甲基环辛四烯

43、(图图图图)，有一个，有一个，有一个，有一个S S4 4映转轴，没有其它独立对称元素，一映转轴，没有其它独立对称元素，一映转轴，没有其它独立对称元素，一映转轴，没有其它独立对称元素，一组甲基基团破坏了所有对称面及组甲基基团破坏了所有对称面及组甲基基团破坏了所有对称面及组甲基基团破坏了所有对称面及C C2 2轴。轴。轴。轴。第43页，本讲稿共60页图图图图I I 图图图图IIII第44页，本讲稿共60页图图图图IVIV图图图图IIIIII第45页，本讲稿共60页高阶群高阶群vv数学已证明，有且只有五种正多面体。（正多面体是指数学已证明，有且只有五种正多面体。（正多面体是指数学已证明，有且只有五种

44、正多面体。（正多面体是指数学已证明，有且只有五种正多面体。（正多面体是指表面由同样的正多面体组成，各个顶表面由同样的正多面体组成，各个顶表面由同样的正多面体组成，各个顶表面由同样的正多面体组成，各个顶点、各条棱等价）它们是四面体，立方体、八面体、十二点、各条棱等价）它们是四面体，立方体、八面体、十二点、各条棱等价）它们是四面体，立方体、八面体、十二点、各条棱等价）它们是四面体，立方体、八面体、十二面体和二十面体。他们的面（面体和二十面体。他们的面（面体和二十面体。他们的面（面体和二十面体。他们的面（F F）、棱）、棱）、棱）、棱（E E）、顶点（）、顶点（）、顶点（）、顶点（V V）满足）满足

45、）满足）满足EulerEuler方程：方程：方程：方程：F FV VE E2 2。如下。如下。如下。如下所示：所示：所示：所示：四面体四面体四面体四面体面：面：面：面：4 4个等边三角形个等边三角形个等边三角形个等边三角形顶点：顶点：顶点：顶点：4 4个个个个棱：棱：棱：棱：6 6条条条条第46页，本讲稿共60页立方体立方体立方体立方体面：面：面：面：6 6个正方形个正方形个正方形个正方形顶点：顶点：顶点：顶点：8 8个顶点个顶点个顶点个顶点棱：棱：棱：棱：1212条条条条八面体八面体八面体八面体面：面：面：面：8 8个正三角形个正三角形个正三角形个正三角形顶点：顶点：顶点：顶点：6 6个个个

46、个棱：棱：棱：棱：1212条条条条第47页，本讲稿共60页十二面体十二面体十二面体十二面体面：面：面：面：1212个正五边形个正五边形个正五边形个正五边形顶点：顶点：顶点：顶点：2020个个个个棱：棱：棱：棱：3030条条条条廿面体廿面体廿面体廿面体面：面：面：面：2020个正三角形个正三角形个正三角形个正三角形顶点：顶点：顶点：顶点：1212个个个个棱：棱：棱：棱：3030条条条条第48页，本讲稿共60页正四面体群正四面体群vvT T群：群：群：群：当一个分子具有四面体骨架构型，经过每个当一个分子具有四面体骨架构型，经过每个当一个分子具有四面体骨架构型，经过每个当一个分子具有四面体骨架构型，

47、经过每个 四面体顶点存在一个四面体顶点存在一个四面体顶点存在一个四面体顶点存在一个C C3 3旋转轴，旋转轴，旋转轴，旋转轴，4 4个顶点共有个顶点共有个顶点共有个顶点共有4 4个个个个 CC3 3轴，联结每两条相对棱的中点，存在轴，联结每两条相对棱的中点，存在轴，联结每两条相对棱的中点，存在轴，联结每两条相对棱的中点，存在1 1个个个个C C2 2轴，轴，轴，轴，六条棱共有六条棱共有六条棱共有六条棱共有3 3个个个个C C2 2轴，可形成轴，可形成轴，可形成轴，可形成1212个对称操作：个对称操作：个对称操作：个对称操作：E E，4C4C3 3，4C4C3 32 2，3C3C2 2。这些对称

48、操作构成。这些对称操作构成。这些对称操作构成。这些对称操作构成T T群，群阶群，群阶群，群阶群，群阶 为为为为1212。vvT T群是纯旋转群，不含对称面，这样的分子很少，群是纯旋转群，不含对称面，这样的分子很少，群是纯旋转群，不含对称面，这样的分子很少，群是纯旋转群，不含对称面，这样的分子很少，例如：例如：例如：例如：新戊烷新戊烷新戊烷新戊烷(C(CH(C(CH3 3)4 4)（图（图（图（图I I）第49页，本讲稿共60页vvT Th h群：当某个分子存在群：当某个分子存在群：当某个分子存在群：当某个分子存在T T群的对称元素外，在垂直群的对称元素外，在垂直群的对称元素外，在垂直群的对称元

49、素外，在垂直C C2 2轴轴轴轴方向有一对称面，方向有一对称面，方向有一对称面，方向有一对称面，3 3个个个个C C2 2轴则有轴则有轴则有轴则有3 3个对称面，个对称面，个对称面，个对称面，C C2 2轴与垂直的轴与垂直的轴与垂直的轴与垂直的对称面又会产生对称心。这样共有对称面又会产生对称心。这样共有对称面又会产生对称心。这样共有对称面又会产生对称心。这样共有2424个对称操作个对称操作个对称操作个对称操作E E，4C4C3 3，4C4C3 32 2，3C3C2 2，I I，4S4S6 6，4S4S6 65 5，33h h，这个群称，这个群称，这个群称，这个群称T Th h群，群，群，群，群

50、阶为群阶为群阶为群阶为2424。vv属属属属T Th h群的分子也不多。近年合成了过渡金属与群的分子也不多。近年合成了过渡金属与群的分子也不多。近年合成了过渡金属与群的分子也不多。近年合成了过渡金属与C C的原子的原子的原子的原子簇合物簇合物簇合物簇合物TiTi8 8C C1212+、V V8 8C C1212+即属此对称性。即属此对称性。即属此对称性。即属此对称性。vvTiTi8 8C C1212（图（图（图（图IIII）分子中，上下分子中，上下分子中，上下分子中，上下2 2个个个个C-CC-C键中点，左右键中点，左右键中点，左右键中点，左右2 2个个个个C-CC-C键中点，前后键中点，前后