Том 2 (1134464)
Текст из файла
'П.Эткинс ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Перевод с английского доктора хин. наук К. П. Бутика ИЗДАТЕЛЬСТВО «МИР» Москва 1960 УАК 041Д Редакция литературы по лилии :тута. с © Р йг.сапе",7078 © Перевод иа русский иаьщ, еййнр», 1960 1000000000 20503 — 404 Э 041101~ 00 104-00 Книга является монографией учебного характера по Физической химии, в которой излагаются практически все важнъсе вопросы втой области химии. начиная с основ термодинамики и кончая квантовой теорией строенкк молекул и физическими методамк его ксслеловавкя. Имк автора хорощо знакомо советскому читателю по другим его трудам (Спектры ЭПР и строение неорганических радикалов.
— Мп Мир. !970; Кванты Справочщщ косщспннйс — .т1с Л1кр, 1077). о переводе книга разделена на 2 тома. Во х.м томе рассмотрены экспериментальные методы определения строения молекул тколебательиак, вращательная. электронная к рсзонзкская .свектросконкя, дкфракцкокные методы), ваектрические и магнитные свойства молекул, симметрия молекул и кристаллов, статистическая термодинамика. В отдельной части даются сведении о кииетике процессов транспорта вещества, хими.
чссквк и влектрахнинческих реакций и о проксгсзт за твердых поверхностях. Предназначена дла студентов и аспирантов химических и хамико-технологических вузов, а также дли преподаватыей физической хами«в качестве пособни при составлении планов лекций и семинаров. Часть 2. Структура 16 Симметрия. Описание и следствия Изучнемые вопросы После тщательного изучения этой главы вы сможете: 1, Дать определение операции симметрии и найти у данноп тела оСь симметрии, плоскость симметрии, центр симметрии иль зеркально. поворотную ось (стр. 7 — 9). 2.
Классифицировать молекулы по их точечной группе симмет рии (стр. 9). 3. Из известной группы симметрии молекулы вывести, може1 ли она быть полярной иля оптически активной (стр. 16). 4. Сформулировать групповое свойство (стр. !7) н матричное представление операции симметрия (стр. 21), 5. Определить характер (стр. 22), неприводимог представле ниг, прямую сумму (стр.
23, 24) и класс (стр. 22). 6. Вывести трансформационные свойства функций х, у, г, хг у',ху, и .д. ( р.26). 7. Испочьзовать таблицы характеров для решения вопроса: когда интеграл должен стремиться к иулю7 (стр. 31). Я. Использовать таблицы характеров для отбора орбиталей имеющих ненулевое перекрывание (стр.
34). 9. Использовать таблицы характеров для вывода правил ог. бора для спектральных переходов (стр. 36). !О. Использовать таблицы характеров для построения сим. мегризованных орбиталей (стр. 36) . 1!. Определить кристаллическую систему и класс кристалла (стр, 40, 41), !2, Показать, что элементарная ячейка кристалла может иметь вращательпую симметрию только 1, 2, 3, 4, 6 го порядка (стр.
45), 13 Определить решетку Брава и различать примитивные, оба. гмнс цгнгрированные и гранецентрированнсяе элементарные ячей- ки стр, 45). 4. Определить пространственную группу, винтовую ось и плоскость скользкения (стр. 46). Введение В предыдущей главе мы выяснвлн основополагающие квантовомсхаиические причины, определяющие строение и форму молекул. а в последующих главах мы увидим, как строение молекул Часть и Стр~кту о определяется экспериментально. Когда молекулы я ионы объединяются в кристаллы, образуются пространные структуры с хорошо выраженной симметрией.
В данной главе мы сконцснтрнруем внимание на опенке формы н симметрии в общем смысле и покажем, что симметри|о молекул и кристаллов можно обсуждать количественно. Одни из результатов такого подхода — создание системы классификации любой молекулы или кристалла в соответствии с нх симметрией. Классификация, как бы полезна она нн была, не является конечной самоцелью, и мы покажем, что такой количественный подход позволяет объяснить ряд свойств молекул без детальных расчетов, Количественное описание симметрии называется теорией лрулл. В теории групп и основном рассматривается систематичеюкое описание симметрии объекта в общем смысле, и о таком подходе никогда не следует забывать. Тем не менее вследствие того, что теория групп является систематической, ее правила можно применять непосредственно, механическк, и в некоторых случаях получаются яеожндзнлые результаты. В болыпинстзе случаев зта теория дает простой. прямой метод получения полезных заключений с минимальной затратой труда, и этот аспект здесь будет особенно подчеркиваться.
$6Л. Элнментьг снымнтрнн объекта Некоторые объекты «более симметричны», чем другие, Например, шар симметричнее куба, поскольку он выглядит одинаково при вращении на любой угол относительно диаметра, тогда как куб ныглядит одинаково, если только его повернуть на 00, 180 лн 270' относит чьно осн, проходящей через центры его граней !рис. 16,1), или на 120 и 240' относительно любой из четырех осой„проходящих через противоположные углы.
Аналогично молекула:ХН» «симметрнчнее», чем НтО, поскольку ее вид не отличается от первоначального после вращения и а 120 или 240' относительно оси, показанной на рис. 16.2, тогда как вид молекулы воды соответствует перво. начальному только после вратцепня на !80, Объекты можно классифицировать по их симметрии, найдя все Э Ось 2-го сор»а«а ~ Ось 3-го середка С! Ос» Е-го оорсааа Рес. !6.1. Некоторые еаемеетм сииеетрев куба, 16. Симметрия, Описание и следствия ое ркс. 16«Ь Ось третьего порядка в амииеке (а) к второго порядка в воле (б). Ркс. 16.3.
Две веркальвме плоскости води. операции, которые приводят к одинаково выглядящему объекту: они называются операциями симметрии или элементами симметрии объекта. При таком подходе шар (сфера) стедует отнести к другой группе, чем та, в которую входит куб, а молекулу ИНе— к другой группе, чем та, в которую входит молекула НеО. Операции симметрии не ограничиваются вращением. Например, шар имеет плоскость симметрки, которую можно представить как зеркала, разрезающее шар на полушария.
Отражение в этой плоскости приводит к зеркальному отображению, не отличающемуся от оригинальной сферы, н это также является операцией симметрии для шара (сферы). Эта зеркальная плоскость может иметь любую ориентацию, проход,яшую через центр сферы. Однако в НтО имеются только две зеркальные плоскости (рнс. !6.3), что вновь проясняет смысл выражения «высокая снмыетрияе сферы. Для нашей цели, т. е. для обсуждения симметрии молекул, достаточно рассмотреть пять категорий элементов: Идентичность. Идентичность может показаться слишком тривиальным элементам, так как прн этой операции с объектом ничего не делают. Поскольку каждый объект неотличим от самого себя, если с ним ничего не делать, он обладает па крайней мере этим элементом симметрии.
Причина включения этого элемента частична обусловлена желанием классифицировать каждую молекулу па классу симметрии, поскольку некоторые молекулы (напрнмер, СНС1ВгР) могут не иметь других элементов симметрии. Другая причина техническая; она связана с формализмам теории групп. Элемент идентичности мы будем обозначать через Ь. 2. Вращение вокруг аси симметрии. Если вращение на угол 360'/а приводит к неотличимой от первоначальной молекуле, то говорят, что она нмее.г ась симметрии л-га порядка, а наличие этого элемента обозначают через С„. Так, молекула воды имеете Часть 2. Структура Рис.
1ол. Дизтоизльиие зеркальные плоскости и их пример. осы симметрии 2-го порядка С,, так как элементом симметрии является вращение на 180'=360'12. Молекула аммиака имеет ось 3-го пооядка С,, так как вращение последовательно иа 120'= =360'/5 пе изменяет ее вида. Куб имеет три оси С», четыре оси С, и шесть осей Сз, но даже эта высокая симметрия побнвается сферой, которая имеет любое число осей симметрии всех возможных порядков п — даже бесконечное число осей С, поскольку вращение на бесконечно малый угол 1360'/п„п — ьсо) есть опсрацйя симметрии, и ось такого вращения может иметь любую ориентацию.
3. Отражение в плоскости сил»»гетрии 1зертсальной плоскости). Если при отражении в зеркальной плоскости, проходящей через 'молекулу, последняя остается неотличимой от начальной формы, то говорят, что молекула обладает плоскостью симметрии, которая обозначается буквой и. Зеркальные плоскости могут иметь разную орневтанию по отношению к возможным осям симметрии молск1лы. Напри»сер, в НзО имеются две зеркальные плоскости, и каждая проходит через ось Сз 1рис. 16.3). Когда зеркальная плоскость проходит через главную ось симметрии 1т. е. через ось, которая имеет высшую величину и, если осей несколько), она обозначается как и, го означает «вертикальный»).
В НзО обе плоскости являются оь; в ХНз три плоскости и, Когда зеркальная плоскость перпендикулярна главной оси, так что о — горизонтальная плоскость, если С вЂ” вертикальная ось, ее обозначают как и». Например, молекула беизола имеет ось С» и плоскость о» 1а также некоторые другие элементы симметрии). Другая возможность появляется, когда зеркальная плоскость вертикальна н проходит через главную ось, но обладает еше одной особенностью: делит пополам угол между двумя осямн Сэ которые сами пер- РД Оииие«т«ия. Оииаи«ие и следствие Цеитр ививоии Рис. 16.5. Цситр виисрсии и ирииильиом оитаэлре. пенднкуляряы л ряы главной осн.
Характеристики
Тип файла DJVU
Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.
Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
