И. Харгиттаи, М. Харгиттаи - Симметрия глазами химика (1109026), страница 14
Текст из файла (страница 14)
193 (перевод В. Курелла). 2. Керсег э'., Я!гена ьеп де п!чс ьехапйн1а, 1611. Епй!ВЬ !галь(абаи: ТЬе Б!х-согпегед Блан йа)(е, С!агепдоп Ргеьь, Ох(огд. 1966 (Келлер И О шестиугольны снежинках. Пер. с англ.— М Наука. 1982.) 3. Бйаугаланзйй ! !., Кер!сг ь Сгщса!!адгарМ(' !Вен > алд йй Т>аш «ТЬе Бп-сошегед Бповйайен, 1и: Кер(сг. Гонг Нцпдгед Уеагь. Веет А., Веег Р., Едь., Ргосеесйпйь оГ СопГегепсеь Ье!д !и Ьопог оГ Лойаппеь Кер)ег, Уисш Аягоп, 18, Регйагпоп Ргем, Ох1огд, е!с., 1975. 4. Басйе!т Н. А., 6иг В.
С., Баасу М. С., Бекасе, 202, 434 (1978). 5, Бргтдег Б. Р., Веиысй 6., 1.ей Вгаш, й>ЯЫ Вга!п, Ргеешап апд Со., Бап Ргапсисо, 1981. 6. ВГубиикае А.В., Калвин В.А. Симметрия в науке и искусстве, -Мх Наука, 1972. 7. Анадьи М., частное сообщение. 1983. 8. Огде! Г.. К, ТЬе Опй!пь оГ ЫГе: Мо!есп1еь апд Ь(а!цга! Бе!еси(т, ГоЬп %йеу апд Боль, Ыев УогК 1.опдоп, Будпеу, Таган!о, 1973. 9.
Уапгав В., йед О>апм апд %Ь!се Рвах(ь, %.%. Ног!оп, )Чев Уогй апд 1 алдан, 1979. 10. Вейль Г. Симмезрия. Пер. с англ.— Мх Наука, 1968. 11. Негфе!де ИЬ )оЬп НеапбеЫ. 1.еЬсп нпд %егй дагйеьсе(Ь чоп ьешегп Впи1сг, ТЫгд геиьсд апд ехрапдед ед!с!оп, УЕВ Уег!ай дег Кань!, Ргеьдеп, 1976. 12. Арр)есал Е.В. Н., Ашепсап 1пгйап Реяяп апд Ресогабоп, Рече> РаЫкапопь, Ыев Уог((, 1971. 13. !сйи М.. ТЬе Бсапдагд Воо)( о( Ошц Ма!Впй апд Сойесбпй, Рачсг РнЫкабопь, Ь)ев Уог1(, 1959. 14.
И(агйбигл В.К., А Буспшесгу Апв1уяь оГ()ррег О>!а Агеа Сегашк Реяйп, Рарегь оГГЬе РеаЬоду Мцьепгп о1 Агсцео1ойу впд Е>Ьпо!ойу, Уо!. 68, Нагчагд Ошчегьцу, СашЬпдбе, МА, 1977 15. На«Ее! Е. Кнпь>Гогшеп дег Ь)асах, Уо1ь 1-10, Уег)ай деь В>ЫюкгарЬ>мЬеп 1пьшпсь, Ее!ртзй, 1899. 1904. 16. Найауа 6., Бпов СгуяаЬ, Нагчагд Оп!чегь!>у Ргеьц Са>пЬпдке, МА, 1954. !7. Та«бег 6., Рцсочег, р. 75, Гапцагу, 1984. 18. МсгасМап В., Ргос.
Ыа!1. Асад Бс!., 43, 143 (1957). 19. Венссеу И'.А., Нитрсиеуь И(э'., Бпов Сгуьса1ьт МсОгав-Н>П, 1чев Уог)( апд Еопдоп, 1931. 20. Это высказывание приписывается М. Поляни согласно частному сообщению проф. У. Дж. Недхарлта (Технологический институг шг. Нью-Джерси), 1984. 21. Масйау А.Е, )пйоь! Сеп!. Кг!ыа!!ойг., 10, 5 (1975): Маккей А. 7., частное сообщение, 1982. 22. Неедйат э'., !.и 6н«ЬВ)ен, %Ьегьег, 16, 319 (1961). 23. Нал Инд, 135 г.
до н. э., цитируется по (22~. 24. Нейтанн 6., БсЬпее!(гуь!айе, Всг1!п, 1893. 25. Бсатр Т., Бсатр С., %ййагп БсогеьЬу, Агсйс Бс>епйя, Саедшоп о( %ЬВЬу, 1976. 26. Ве>цан э'., Гпсегпабопа) НегаЫ ТпЬнпе, ТЬнгьдау, Мау 7, р. 4, 1981. 27. Каг)нс)су К. Сгаче апд Сгау, Бе1есйопь Ггош ЬВ %огК Сатина Ргеьь, Вндареьс, 1973. 28. Мак6>йа(жу Г. Н., Бунппесгу Аьресм о( М.С. ЕьсЬег*ь Репоьйс Ргавшйь, Воьп, БсЬеиегпа апд Но18еша, Осгесщ, 1976. 29. Эббатт Э.Э. Флатлансзия.
Пер. с англ. Мс Мнр, 1976; Бюр;ер Д. Сферлан- дня. Пер, с англ. Мл Мнр, $976. 30. Еиде(багд( И'., Майешадясйсг 1)псегпсй, 9 (2), 49 ($963). 3!. Сипы О. У., Раи! !. С., СЬеш. Кет., 81, 525 ($981). 32. Ога(Л Р., СЬепцясЬе КпясайойгарЫе, 5 Чо!я, Чег)ай топ (Ч((Ье)ш Епйе(гпшш, 1.есрпй, 1906-1919. 33, Раи! !. С., Сит(т О. К, Яс(енсе, 187, $9 (1975). 34. Оиея(ег КН., Кегля К.В., Ми С.-Т., ЯМаи И'.-1., Раи! !.С., Сиг(т О. У., Х Лт. Сйет. Яасц 103, 875 ($98!).
35. Виг(оас.!.С., Тау(агО.И!, Ро)аг О)е)ессгсся, Оп)те(я(су оГ СаЫогша Ргем, Ветке!еу апд Соя Апйе)ея, 1979, цнтировано по (3Ц. 36. Гл(гд Ке!аы, Ваццпоге 1.ессцгея, С.!. С!ау апд Яопя, 1.опдоп, !904. 37. Вгагевед К. Н.. ТЬе Оа(асйс С1цЬ. !осей(8епс 1»Ге (и йе Оцсег Ярасе.
Чс(.Н. Егесшап апд Со., Яап Егаос(ко, $975. 38. Ид(у(е 1,1 . 1.еопаг($о, 8, 245 ($975); Хашш, 182, $98 (1958). 39. Гарднер М. Этот правый, левый мнр. Пер. с англ. -Мл Мнр, 1967. 40. Ииад И'.В., )ийаи .!.Н., ВеиЬо» К, М., Наад С К, В(осйеш(яссу: А РгоЫешя АрргоасЬ, Веп)аш(п/Сошш(пйя РоЫ!»Ыпй Со., Меп(о Раей, СА, $981.
4!. ЯЬиЬайаа 4. К, Вв(ое Н. К апд осйегя, Со1огед Яупцпесгу. А Яепея оГ Рцййсайопя Ггош йе 1пяйше оГ Сгуясайойгарйу, Асадешу о1 Яскпсея оГ йе $3.Я.Я.К., Ма»сов, $95! $958, Но)яег )Ч.Т., Ед., Регйапюп Ргеяк Ыев Чогй, 1964. 42. Сиг!е Р., «С'еяс (а еймушеспе Чо( сгее (е рйепогпепе(ь !. РЬуя. Раня, 3, 393 ($894) 43. Бернал (Тж Возникновение жизни. Пер. с англ. — Мл Мнр, 1969. 44. Рге(од К Яс(енсе, 193, $7 (!976). 45. Смл На(дане,/. В. Я., Ыасцге, 185, 87 (1960), которлсй цитирует Ражеог 1., С.
К. Асад. Ясй Раня, )опе 1, $874. 46. лие( К Л. 1, Мшга Я Ь'., 5(еде! Х, Мм!о» К., !. Аш. СЬеш. Яос., !05, 1419 ($983). 47. Г(метиса Т., ОмиЬа Т., Яайаса К, М!сити Я., Тесгайедгоп Еец., 593 (1973); 1(тети(а Т., Омибо Т., Мйиии' Я., ТесгаЬедгоп Еес!., 1573 (!974). 48. Сахесег Н. 51 М., Кейц1аг Ро1усорея, ТЬ(гс! Ейцоп, Осте( РоЫкапопя, )сев Чог$с, $973. 49. Белов Н. В., Очерки по структурной минералогии. — Мл Недра, 1976. 50. Кер(ег й, Муыепош соягпойгарЫсшп, 1595. 51. Коеядег 4., ТЬе Я(еерваПсегя, ТЬе ОпНегяа! )ЫЬгагу, Огомсс апд Ооп(ар, Ь)ев Чог1с, 1963. 52.
Яг!теег СХ, Аш Яс(., 71, 254 (1983). 53. Редея Тора !., Кейн!аг Е(8(гея. Регйапюп Ргем, Ьсев Уогц $964. 54. Сарвпигия Н., Ое Кето(осюп(Ьоя ОгЬ(шп Сае1еясшсп, $543, цитируется в кни(е Корея О., ТЬе Ь(ев Еапдясаре (п Агс апд Яссепсе, ТЬеоЬаЫ апд Со., С1исайо, 1956. 55. Реагсе Р., Реапе Я., Ро(уЬедга Рпшег, Чап )Чоясгапд Ке(пйо!д Со., Нов ЧогК 1978. Молекулы, их форча и геометрическое строение Молекула — это не просто набор атомов, из которых она состоит. Молекула существует благодаря тому, что эти атомы взаимодействуют друг с другом. Поэтому в некоторых случаях лучше рассматривать молекулу в виде совокупности ядер тех атомов, которые входят в состав молекулы, и распределения электронной плотности.
Обычно именно геометрия и симметрия распределения атомных ядер в пространстве принимаются за геометрию и симметрию самой молекулы. Молекулы являются конечными образованиями; в описании нх симметрии присутствует по крайней мере особая точка. По этой причине к ним вполне применимы точечные группы. Для молекул не существует никакого внутреннего ограничения, налагаемого на их симметрию.
В отличие от этого на симметрию кристаллов налагаются строгие ограничения, о чем будет сказано позже. Это объясняется тем, что молекулы в иерархии структур занимают более фундаментальный уровень, чем кристаллы. В частности, многие кристаллы построены из молекул. Молекулы, существующие в газовой фазе, считают свободными молекулами.
Они так удалены в пространстве друг от друга. что своими взаимодействиями не искажают геометрическое строение соседей. В конденсированных фазах (жидкости, расплавы, аморфные тела и кристаллы) ситуация заметно изменяется, и между молекулами существуют взаимодействия. При изложении материала данной главы допускаешься отсутствие искажений геометрического строения молекул со стороны окружающей нх среды независимо от конкретных условий, Возможное влияние межмолекулярных взаимодействий будет рассмотрено позже, при обсуждении свойств кристаллов. Молекулы никогда не находятся в покое.
Они постоянно совершают колебания. Молекулы, существующие в газе и жидкости, кроме колебательного движения совершают также вращательное и поступательное движение. Колебания молекул представляют собой относительные смещения ядер, о~считанные от их равновесных положений; они происходят во всех агрегатных состояниях, включая кристаллическое, и даже при наиболее низких температурах. Масштаб колебательного движения достаточно велик, составляя несколько процентов от самих межъядер- пз 3.!. Формулы и изомеры 3.2.
Г!оворотная изомерия О Н-С вЂ” С / Н О вЂ” Н О Н / С вЂ” Π— С вЂ” Н / Н Н О Н ! С вЂ” С-Π— Н / Н Н ных расстояний. Обычно совершается от !Оы до !Оли колебаний в секунду. Соображения симметрии являются основой любого описания колебаний молекул, как это будет показано подробно в последующем изложении. Однако первоначальное рассмотрение симметрии молекул основано на полном пренебрежении их колебательным движением. Мы приведем многочисленные примеры, иллюстрирующие различные типы симметрии, а также обсудим простую теоретическую модель, которая облегчает понимание сущности законов, определяющих форму и симметрию в мире молекул. При этом рассмотрение будет ограничено простыми случаями, т. е.
наиболее симметричными системами. Важная роль внутримолекулярных колебаний наряду с некоторыми вытекающими отсюда следствиями, включая движение большой амплитуды, будет обсуждена в последнем разделе данной главы. Эмпирическая формула химического соединения выражает его состав. Например, формула С,Н,О, означает, что молекула состоит из двух атомов углерода, четырех атомов водорода и двух атомов кислорода.
Однако такая запись не дает никаких свелений о порядке соединения атомов в молекуле. Эта эмпирическая формула соответствует одновременно метилформиату, уксусной кислоте и гликолевому альдегиду. Только по сгруктурным формулам этих соединений, приводимым на рис. 3-1, мы можем отличить их друг от друга. Это явление называется структурной изомерией. Формулы, показанные на рис. 3-1, в упрощенном виде можно изобразить так: НСООСН, СН,СООН НСОСН,ОН Хотя эти молекулы в целом несимметричны, их отдельные составляющие могут обладать симметрией! другими словами, они имеют так называемую локальную симметрию.
Одни и те же группы в различных молекулах часто близки по геометрическому строению, а следовательно, имеют сходную локальную симметрию. Структурные формулы позволяют выявить очень много полезной информапии о локальной симметрии или по крайней мере судить о сходстве и различиях групп в разных молекулах. Вышеупомянутые структурные формулы как раз очень подходят для этой цели.