Главная » Просмотр файлов » M. Hargittai, I. Hargittai - Symmetry through the Eyes of a Chemist

M. Hargittai, I. Hargittai - Symmetry through the Eyes of a Chemist (793765), страница 33

Файл №793765 M. Hargittai, I. Hargittai - Symmetry through the Eyes of a Chemist (M. Hargittai, I. Hargittai - Symmetry through the Eyes of a Chemist) 33 страницаM. Hargittai, I. Hargittai - Symmetry through the Eyes of a Chemist (793765) страница 332019-04-28СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 33)

Another important point is that the character of amatrix is not changed by any similarity transformation. From this itfollows that the sum of the characters of the irreducible representations is equal to the character of the original reducible representationfrom which they are obtained.

We have seen that for each symmetryoperation the matrices of the irreducible representations stand alongthe diagonal of the matrix of the reducible representation, and thecharacter is just the sum of the diagonal elements. When reducinga representation, the simplest way is to look for the combination ofthe irreducible representations of that group—that is, the sum of theircharacters in each class of the character table—that will produce thecharacters of the reducible representation.First, reduce the representation of the two N–H bond lengthchanges of HNNH:⌫12002The C2h character table shows that ⌫1 can be reduced to Ag + Bu :C2hEC2i␴hAgBgAuBu11111–11–111–1–11–1–11Ag + Bu2002It may be asked, of course, whether this is the only way of decomposing the ⌫1 representation. The answer is reassuring: The decomposition of any reducible representation is unique.

If we find a solutionjust by inspection of the character table, it will be the only one. Oftenthis is the fastest and simplest way to decompose a reducible representation.A more general and more complicated way is to use a reductionformula:4.8. Reducing a Representation207ai = (1/ h)χ (R) · χi (R)Rwhere ai is the number of times the ith irreducible representationappears in the reducible representation, h is the order of the group,R is an operation of the group, χ(R) is the character of R in the∗reducible representation and χ i (R) is the character of R in the ithirreducible representation.

The summation extends over all operationsof the group.The reduction formula can be simplified by grouping the equivalentoperations into classes,N · χ(R) Q · χi (R) Qai = (1/ h)Qwhere ai is the number of times the ith irreducible representationappears in the reducible representation, h is the order of the group,Q is a class of the group, N is the number of operations in class Q,R is an operation of the group, χ (R)Q is the character of an operationof class Q in the reducible representation, and χ i (R)Q is the characterof an operation of class Q in the ith irreducible representation.

Thesummation extends over all classes of the group.The reduction formula can only be applied to finite point groups.For the infinite point groups, D∞h and C∞h , the usual practice is toreduce the representations by inspection of the character table.For illustration, let us find the irreducible representations of the twoexamples used before. First, on the basis of the two N–H distancechanges of diimide (i.e., ⌫1 ):∗C2hEC2i␴hAgBgAuBu11111–11–111–1–11–1–11⌫12002Here and hereafter the short expression “character of R” stands for the character ofthe matrix corresponding to operation R, in accordance with our previous discussion.2084 Helpful Mathematical ToolsThe order of the group is 4.

The number of times the irreduciblerepresentation Ag appears in the reducible representation isa Ag = (1/4)[1 · 2 · 1 + 1 · 0 · 1 + 1 · 0 · 1 + 1 · 2 · 1]= (1/4)(2 + 0 + 0 + 2) = 4/4 = 1In the same way we can deduce the number of times the other irreducible representations appear in ⌫1 :a Bg = (1/4)[1 · 2 · 1 + 1 · 0 · (−1) + 1 · 0 · 1 + 1 · 2 · (−1)] = 0a Au = (1/4)[1 · 2 · 1 + 1 · 0 · 1 + 1 · 0 · (−1) + 1 · 2 · (−1)] = 0a Bu = (1/4)[1 · 2 · 1 + 1 · 0 · (−1) + 1 · 0 · (−1) + 1 · 2 · 1] = 1That is, ⌫1 = A g + Bu , and the result is the same as before.With the 12-dimensional reducible representation of the Cartesiandisplacement vectors of HNNH, the inspection method probably doesnot work.

However, the reduction formula can be used. The reduciblerepresentation is:⌫212004and with applying the reduction formula, we obtain:a Ag = (1/4)[1 · 12 · 1 + 1 · 0 · 1 + 1 · 0 · 1 + 1 · 4 · 1] = 4a Bg = (1/4)[1 · 12 · 1 + 1 · 0 · (−1) + 1 · 0 · 1 + 1 · 4 · (−1)] = 2a Au = (1/4)[1 · 12 · 1 + 1 · 0 · 1 + 1 · 0 · (−1) + 1 · 4 · (−1)] = 2a Bu = (1/4)[1 · 12 · 1 + 1 · 0 · (−1) + 1 · 0 · (−1) + 1 · 4 · 1] = 4Thus,⌫2 = 4A g + 2Bg + 2Au + 4Bu4.9. AuxiliariesA few additional things need to be mentioned before embarkingon chemical applications of group theoretical methods. For detaileddescriptions and proofs we refer to References [21–23].4.9. Auxiliaries2094.9.1. Direct ProductWave functions form bases for representations of the point group ofthe molecule [24]. Suppose that fi and fj are such functions; then thenew set of functions, fi fj , called the direct product of fi and fj , is alsobasis for a representation of the group.

The characters of the directproduct can be determined by the following rule: The characters ofthe representation of a direct product are equal to the products of thecharacters of the representations of the original functions. The directproduct of two irreducible representations will be a new representationwhich is either an irreducible representation itself or can be reducedinto irreducible representations. Tables 4-8 and 4-9 show some examples for direct products with the C2v and C3v point groups, respectively.Table 4-8. Character Table and Some Direct Products for the C2v Point GroupC2␯EC2␴␯␴␯A1A2B1B2111111−1−11−11−11−1−11A1 ·A2A2 ·B1B1 ·B21111−11−1−1−1−11−1= A2= B2= A2Table 4-9.

Character Table and Direct Products for the C3v Point GroupC3␯E2C33␴vA1A2E11211−11−10A2 ·A2A2 ·EE·E1241−11100= A1=E= A1 + A2 + E4.9.2. Integrals of Product FunctionsIntegrals of product functions often occur in the quantum mechanical description of molecular properties and it is helpful to knowtheir symmetry behavior. Why? The reason is that an integral whose2104 Helpful Mathematical Toolsintegrand is the product of two or more functions will vanish unlessthe integrand is invariant under all symmetry operations of the pointgroup.

There is only one irreducible representation whose charactersare 1 for each symmetry operation of the point group, and this is thetotally symmetric irreducible representation. Therefore, an integralwill be nonzero only if the integrand belongs to the totally symmetricirreducible representation of the molecular point group.The representation of a product function can be determined byforming the direct product of the original functions. The representation of a direct product will contain the totally symmetric representation only if the original functions whose product is formed belongto the same irreducible representation of the molecular point group.This follows directly from rules 2 and 3 in Section 4.5.These rules can be extended to integrals of products of more thantwo functions.

For a triple product the integral will be nonzero only ifthe representation of the product of any two functions is the same as,or contains, the representation of the third function. If the integral isf i · f j · f k dτthen the above condition is expressed by⌫ fi · ⌫ fk ⊂ ⌫ f jwhere ⌫ stands for the representation and ⊂ means “is or contains.”Very often, fj is a quantum-chemical operator, and then the expressionsare:ˆ f k dτf i op.or with other notation,ˆ fk f i |op.|and⌫ fi · ⌫ fk ⊂ ⌫op·ˆThis kind of condition appears in energy integrals and spectralselection rules, and in the discussion of chemical reactions.4.9.

Auxiliaries2114.9.3. Projection OperatorThe projection operator is one of the most useful concepts in theapplication of group theory to chemical problems [25, 26]. It is anoperator which takes the non-symmetry-adapted basis of a representation and projects it along new directions in such a way that it belongsto a specific irreducible representation of the group. The projectionoperator is represented by P̂ i in the following form:P̂ i = (1/ h)χi (R) · R̂Rwhere h is the order of the group, i is an irreducible representationof the group, R is an operation of the group, χi (R) is the character ofR in the ith irreducible representation, and R̂ means the applicationof the symmetry operation R to our basis component.

The summationextends over all operations of the group.Consider now the construction of the A1 symmetry group orbitalof the hydrogen s atomic orbitals in ammonia as an example of theapplication of the projection operator. (The various kinds of orbitalswill be discussed in detail in Chapter 6.) The projection operator forthe A1 irreducible representation in the C3v point group isP̂ A1 = (1/6)χ A1 (R) · R̂RApplying this operator to the s orbital of one of the hydrogens (H1)of ammonia, we obtainP̂ A1 s1 ≈ 1 · E · s1 + 1 · C3 · s1 + 1 · C32 · s1 + 1 · ␴ · s1+ 1 · ␴ · s1 + 1 · ␴ · s1= s1 + s2 + s3 + s1 + s2 + s3 ≈ s1 + s2 + s3This expression is an approximation since the numerical factor of1/6 was omitted.

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
11,59 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6529
Авторов
на СтудИзбе
301
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее