Różnica między symetrycznymi i asymetrycznymi górnymi cząsteczkami

2024 Autor: Alex Aldridge | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 13:47

Kluczowa różnica między symetrycznymi i asymetrycznymi cząsteczkami o górze polega na tym, że symetryczne cząsteczki o górze mają jedną właściwą oś obrotu i dwa momenty bezwładności, które są sobie równe, podczas gdy cząsteczki o asymetrycznej górze mają wszystkie główne składowe momentu bezwładności różne od siebie.

Pojęcie symetrycznych i asymetrycznych cząsteczek szczytowych podlega klasyfikacji cząsteczek wieloatomowych na podstawie kształtu elipsoidy chwilowej i czystych widm rotacji. Ogólnie rzecz biorąc, cząsteczki wieloatomowe mają złożone widma rotacyjne. Możemy podzielić te cząsteczki na cztery klasy, aby zinterpretować widma. Klasyfikacja ta jest dokonywana na podstawie kształtu elipsoidy momentu bezwładności cząsteczki. Cztery klasy obejmują cząsteczki liniowe, sferyczne cząsteczki u góry, symetryczne cząsteczki u góry i asymetryczne cząsteczki u góry.

Czym są symetryczne górne cząsteczki?

Symetryczne szczytowe cząsteczki to wieloatomowe cząsteczki posiadające jedną właściwą oś obrotu i dwa równe sobie momenty bezwładności. Innymi słowy, symetryczne szczytowe cząsteczki mają dwa główne momenty bezwładności równe, podczas gdy trzeci jest wyjątkowy. Możemy dalej podzielić tę kategorię na dwie grupy jako cząsteczki o wydłużonej, symetrycznej górze i cząsteczki o spłaszczonej, symetrycznej górze.

Rysunek 01: Kształt cząsteczki CH3I

Przykładem cząsteczek o wydłużonym, symetrycznym szczycie jest CH₃I. Można go otrzymać przez zastąpienie atomu wodoru z cząsteczki metanu atomem jodu. To zastąpienie powoduje zmniejszenie symetrii cząsteczki z T_d do C_3v Gdy weźmiemy pod uwagę C₃ (lub oś I_A), atomy biorące udział w obrocie są tylko lekkimi atomami wodoru. Dlatego moment bezwładności wzdłuż tej osi cząsteczki jest najmniejszy. Istnieją dwie inne osie (I_B i I_C), które są prostopadłe do tej osi C₃ i te dwie osie prostopadłe są sobie równe. Stąd I_A<I_B=I_C Cząsteczki liniowe są szczególnym przypadkiem cząsteczek o wydłużonej, symetrycznej górze, ponieważ mają swoje I_A=0. Co więcej, cząsteczki o spłaszczonej, symetrycznej górze mają swoją I_C jako największą oś, podczas gdy I_{Arówna się I}B _{Dlatego możemy nadać tej relacji jako, I}A_=IB_{<I C}

Czym są cząsteczki asymetryczne?

Asymetryczne molekuły górne są rodzajem molekuł wieloatomowych, których wszystkie podstawowe składowe momentu bezwładności różnią się od siebie. Innymi słowy, cząsteczka staje się asymetryczną górną cząsteczką, jeśli jej oś obrotu wyższego rzędu to C_{2 lub jeśli nie ma właściwej osi obrotu. Dlatego możemy powiedzieć, że jest to najmniej symetryczna klasa cząsteczek.}

Rysunek 02: Cząsteczka wody

Rozważając relację między osiami cząsteczki, mamy I_A ≠ I_B ≠ I _C. Niektóre przykłady tego typu cząsteczek obejmują H₂O, C₂H₂F _{2 itd.}

Jaka jest różnica między symetrycznymi a asymetrycznymi górnymi cząsteczkami?

Symetryczne i asymetryczne górne cząsteczki to dwa typy cząsteczek wieloatomowych. Kluczową różnicą między symetrycznymi i asymetrycznymi cząsteczkami u góry jest to, że symetryczne cząsteczki u góry mają jedną właściwą oś obrotu i dwa równe sobie momenty bezwładności, podczas gdy cząsteczki asymetrycznego szczytu mają wszystkie główne składowe momentu bezwładności różniące się od siebie. Podczas gdy symetryczne górne cząsteczki mają dwie równe osie, a druga oś jest unikalna, asymetryczne górne cząsteczki mają wszystkie trzy osie różne od siebie.

Poniższa infografika podsumowuje różnice między symetrycznymi i asymetrycznymi górnymi cząsteczkami.

Podsumowanie – Cząsteczki symetryczne i asymetryczne

Cząsteczki wieloatomowe można podzielić na cztery grupy jako cząsteczki liniowe, cząsteczki o sferycznej górze, cząsteczki o symetrycznej górze i cząsteczki o asymetrycznej górze, w oparciu o ich widma rotacyjne. Kluczową różnicą między cząsteczkami o szczycie symetrycznym i asymetrycznym jest to, że cząsteczki o symetrycznym szczycie mają jedną właściwą oś obrotu i dwa równe sobie momenty bezwładności, podczas gdy cząsteczki o asymetrycznym szczycie mają wszystkie główne składowe momentu bezwładności różniące się od siebie.

Zdjęcie dzięki uprzejmości:

1. „Kulki jodometanowe-3D” Autor: Benjah-bmm27 – Praca własna (domena publiczna) za pośrednictwem Commons Wikimedia

2. „Struktura cząsteczki wody” Autor: AbdullahAlturki99 - Praca własna (CC BY-SA 4.0) przez Commons Wikimedia