Студопедия — Симметрия валентных колебаний
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Симметрия валентных колебаний






Как показано ранее, симметрия валентных колебаний в молекуле может быть получена из представлений, выведенных из связей. Для молекул, которые содержат связи более чем одного типа, таких как SO2F2, валентные моды могут можно подразделить на два типа: валентные колебания S-O и колебания связи S-F.

Для того, чтобы продемонстрировать общую процедуру получения симметрии валентных мод, удобно для начала вернуться к рассмотрению двух молекул - Н2О и SO2F2, для которых уже было получено полное колебательное представление Гvib.

 

Валентные моды в Н2О

Симметрия валентных мод в молекуле Н2О получается упрощение (приведением)

Рис. 5.16

представления Г, которое относится к двум связям О-Н. Молекула воды имеет симметрию C2v и если мы обозначим связи как r1 и r2 (Рис. 5.16), характер приводимого представления Г:

Что может быть потом упрощено до

Гr = Гstretch = А1 + В1

Этот результат, выведенный в главе 3 как простое упражнение, теперь приобретает большее значение. Данное неприводимое представление описывает симметрии двух валентных мод в молекуле Н2О.

Ранее мы уже видели, что молекула воды имеет в целом три колебания 2А1 + В1, и приблизительные движения атомов при этих колебаниях воспроизведены на рис 5.17. Это независимый вывод симметрий валентных колебаний разрешает нам использовать зависимость:

Гvib = Гstretch + Гbend = 2А1 + В1

 

Из которой следует, что Гbend =А1.

Экспериментально для молекулы Н2О были найдены колебательные моды при 3756, 3657

Рис. 5.17

и 1595 см-1. Таким образом, одно из колебаний наблюдалось при значительно более низкой частоте, чем два других, и было идентифицировано как деформационное колебание А1, ((Рис. 5.17 (а)). Две более высокочастотных моды соответствуют двум валентным колебаниям, и может быть показано, что при 3657 см-1 наблюдается то из колебаний, которое имеет симметрию А1, включающее синхронное (одновременное) растяжение обеих связей (Рис. 5.17 (b)), в то время как мода 3756 см -1 имеет симметрию В1. В этом случае одна связь удлиняется, в то время как вторая - укорачивается (Рис. 5.17 (с)), и такой тип движений часто описывают как «асимметричное валентное колебание».

Эти результаты для молекулы воды также иллюстрируют два важных общих выводы (результата). Во-первых, хотя две связи О-Н в молекуле воды эквивалентны, симметричны (А1) и антисимметричные (В1) валентные колебания, для которых были найдены различные частоты колебаний, и в общем было установлено что каждая колебательная мода в молекуле имеет уникальную (особенную) частоту.

Во-вторых, использование двух связей r1 и r2 как базиса для приводимого представления валентных мод привело к возникновению двух неприводимых представлений, в данном случае А1 + В1. Это соответствие между количеством связей и числом связанных с ними неприводимых представлений также является достаточно общим результатом. При использовании этой зависимости, однако надо принимать во внимание любые вырождения, которые могут присутствовать (как мы увидим ниже), а термин «связь» будет интерпретирован просто как расстояние между ядрами без рассмотрения (включения) порядка связи. Так, связь С-С в С2Н4 будет рассматриваться как простое (единичное, одинарное) межъядерное расстояние, но не как отдельные σ и π связи. С такой оговоркой, количество валентных мод в молекуле соответствует количеству связей.

 

Валентные колебания в SO2F2

Молекула SO2F2 имеет симметрию C2v и ранее было установлено, что представления для

Рис. 5.18

всех колебаний имеет вид:

Гvib = 4А1 + А2 + 2В1 + 2В2

Имеющиеся в молекуле две связи S-O и две S-F связи могут быть обозначены как R1, R2, D1 и D2 как показано на рис 5.18.

Эти четыре связи дают начало четырём валентным модам, но. Поскольку присутствуют два различных типа связей, R и D, валентные моды могут быть подразделены на две группы, ГR и ГD.

Характеры приводимых представлений ГR и ГD получены обычным путём, с учётом того. как много связей из группы (набора) остаются несмещёнными при операциях симметрии в группе C2v.

  E C2 sv(xz) v(yz)
ГR        
ГD        

и соответствующие неприводимые представления либо проверкой

Рис. 5.19 (а) Симметричное S-O валентное колебание

либо используя формулу приведения.

ГR = А1 + В2, ГD = А1 + В1

В составе общего представления Гvib четыре валентных моды вносят 2А112. а оставшиеся представления соответствуют деформационным колебаниям:

Гbend = 2А1 + А2 + В1 + В2

Экспериментальные данные дают четыре валентных колебания при 1502, 1269, 885 и 848

см-1. Пара с более высокими частотами соответствует двум растяжениям связи S-O, другая пара – растяжениям связи S-F. В каждой из этих пар есть «симметричные растяжения» и «антисимметричне растяжения», и смещения атомов, связанные с валентными модами S-O показаны на рис 5.19 (а) и (b). На практике, как мы уже видели на примере молекулы Н2О, эти векторы дают только приблизительную картину смещений атомов, но этого

Рис. 5.19 (b) Асимметричное S-O валентное колебание

достаточно для того, чтобы показать симметрии различных мод.

Третий важный общий вывод. Один из результатов, которые выявился из определения симметрий валентных мод в Н2О и SO2F2 состоит в том, что каждый набор эквивалентных связей r, R или D приводит к появлению полносимметричного представления, в данном примере А1,

поскольку обе молекулы относятся к точечной группе C2v.

Это пример достаточно общего результата: всегда возможно растянуть набор эквивалентных связей так, чтобы полная симметрия молекулы сохранилась.

Исходя из этого, представление полученной из набора эквивалентных связей (r) всегда будет содержать полностью симметричное представление.

 







Дата добавления: 2015-09-18; просмотров: 573. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ САМОВОСПИТАНИЕ И САМООБРАЗОВАНИЕ ПЕДАГОГА Воспитывать сегодня подрастающее поколение на со­временном уровне требований общества нельзя без по­стоянного обновления и обогащения своего профессио­нального педагогического потенциала...

Эффективность управления. Общие понятия о сущности и критериях эффективности. Эффективность управления – это экономическая категория, отражающая вклад управленческой деятельности в конечный результат работы организации...

Мотивационная сфера личности, ее структура. Потребности и мотивы. Потребности и мотивы, их роль в организации деятельности...

Сущность, виды и функции маркетинга персонала Перснал-маркетинг является новым понятием. В мировой практике маркетинга и управления персоналом он выделился в отдельное направление лишь в начале 90-х гг.XX века...

Разработка товарной и ценовой стратегии фирмы на российском рынке хлебопродуктов В начале 1994 г. английская фирма МОНО совместно с бельгийской ПЮРАТОС приняла решение о начале совместного проекта на российском рынке. Эти фирмы ведут деятельность в сопредельных сферах производства хлебопродуктов. МОНО – крупнейший в Великобритании...

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ПЛОСКОЙ ФИГУРЫ Сила, с которой тело притягивается к Земле, называется силой тяжести...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.012 сек.) русская версия | украинская версия