分子结构化学之分子对称性与对称操作_思维导图模板

分子结构化学之分子对称性、对称元素、对称操作

关键词

分子

结构

分子结构

化学

分子结构化学

对称

对称性

对称操作

结构化学之分子对称性和对称操作

关键词

分子

定义

分子是保持化学性质最小的微粒

结构

定义

结构是事物整体或部分排列组合等形式

注意这里说的结构是分子关于对称的结构

分子结构

定义

分子结构是分子空间结构和电子结构的统称

化学

定义

化学是研究化学物质组成、结构、性质、变化等的化学

注意这里说的是分子结构化学

分子结构化学

定义

分子结构化学是研究分子结构及其性质的化学

对称

定义

对称是物体相同部分有规律的重复

注意这里说的是分子的对称

对称性

定义

对称性是物体相同整部分有规律重复的性质

注意这里说的是分子的对称性

对称操作

定义

对称操作是不改变物体内部任意两点的距离而使得物体复原的操作

注意这里说的是分子的对称操作

结构化学之分子对称性与对称操作

概念

结构化学之分子对称性和对称操作是结构化学上分子的对称性与对称操作

分子

定义

分子是保持化学性质最小的微粒

分类

对称分子、非对称分子、不对称分子

对称分子

概念

对称分子具有对称性的分子

对称分子是既有第一类点式对称元素，也有第二类点式对称元素的分子

对称分子的第一类点式对称元素是对称旋转轴，第二类点式对称元素是对称中心、对称面

非对称分子

概念

非对称分子具有非对称性的分子

非对称分子是只有第一类点式对称元素，没有第二类点式对称元素的分子

不对称分子

概念

不对称分子具有不对称性的分子

不对称分子是既没有第一类点式对称元素，也没有第二类点式对称元素的分子

对称性

分类

对称、非对称、不对称

核对称（核对称一般称为空间对称）、电子对称

特点

只有核对称和电子对称同时存在，分子才对称

对称元素

定义

对称元素是对称操作所依据的几何元素

概念

对称元素是对称操作所依据的几何元素，如点、线、面、体

分类

点对称元素、线对称元素、面对称元素、体对称元素

点对称元素

分类

对称中心

线对称元素

分类

对称轴、平移轴、反轴、映轴、螺旋轴

面对称元素

分类

对称面、滑移面

体对称元素

分类

平移轴、螺旋轴、滑移面

基本对称元素、复合对称元素

基本对称元素

分类

对称轴、平移轴、对称中心、对称面

复合对称元素

分类

对称反轴、对称映轴、对称螺旋轴、对称滑移面

点式对称元素、非点式对称元素

点式对称元素

分类

第一类点式对称元素、第二类点式对称元素

第一类点式对称元素

分类

对称旋转轴

第二类点式对称元素

分类

对称中心

对称面

和对称分子、

非点式对称元素

分类

对称平移轴、对称螺旋轴、对称滑移面

实对称元素、虚对称元素

实对称元素

分类

对称轴、对称平移轴

虚对称元素

分类

对称中心、对称面、对称螺旋轴、对称滑移面

特点

所有物体都有对称元素，即恒等元素，不过这种对称元素，没有什么特别的意义，因为本身代表这物体不进行操作的意思，因此一般在讨论物体对称元素的时候，不把恒等元素算进去

对称操作

定义

对称操作是不改变物体内部任意两点的距离而使物体复原的操作

分类

点对称操作、线对称操作、面对称操作、体对称操作

点对称操作

分类

反演对称

线对称操作

分类

旋转对称、平移对称、旋转反演对称、旋转反映对称、螺旋旋转对称

面对称操作

分类

反映对称、反映滑移对称

体对称操作

分类

平移对称、螺旋旋转对称、反映滑移对称

基本对称操作、复合对称操作

基本对称操作

分类

旋转对称、平移对称、反演对称、反映对称

复合对称操作

分类

旋转反演对称、旋转反映对称、螺旋旋转对称、反映滑移对称

点式对称操作、非点式对称操作

点式对称操作

分类

第一类点式对称操作、第二类点式对称操作

第一类点式对称操作

分类

旋转对称

第二类点式对称操作

分类

反演对称

反映对称

非点式对称操作

分类

平移对称、螺旋旋转对称、反映滑移对称

实对称操作、虚对称操作

实对称操作

分类

旋转对称、平移对称

虚对称操作

分类

反演对称、反映对称、螺旋旋转对称、反映滑移对称

分子元素

分类

对称元素、非对称元素

对称元素

分类

恒等元素、其它对称元素

恒等元素

分类

周期元素、往返元素

其它对称元素

非对称元素

点元素、线元素、面元素、体元素

点元素

分类

中心点

线元素

分类

旋转轴、平移轴、反轴、映轴、螺旋轴

面元素

分类

镜面、滑移面

体元素

分类

平移轴、螺旋轴、滑移面

基本元素、复合元素

基本元素

分类

旋转轴、平移轴、中心点、镜面

旋转轴

规定

旋转轴规定z轴为对称轴即主轴，即旋转操作时，绕z进行操作

平移轴

对称中心

名称

繁称

对称中心点

对称面

分类

平行对称面、垂直对称面、对角对称面

符号

符号及其取值、意义

注意这里的平移轴是自定义，只是为了更好理解平移轴，因为结构化学上一般不认为分子有平移轴，只有晶体中才有平移轴，而且晶体中也不叫平移轴，其元素为点阵，有特殊元素意义，所以平移轴在此意义不大，只为理解

复合元素

分类

反轴、映轴、螺旋轴、滑移面

反轴

和映轴的关系

都属于复合元素，且互为等价元素，即元素对应操作的效果等价

映轴

符号及其取值、意义

注意这里的螺旋轴和滑移面是自定义，只是为了更好理解螺旋轴和滑移面，因为结构化学上一般不认为分子有螺旋轴和滑移面，只有晶体中才有螺旋轴和滑移面，而且晶体中有特殊元素表达，所以螺旋轴和滑移面在此意义不大，只为理解

关系

复合元素是两种或两种以上基本元素的连续操作形成的新元素，注意复合元素没有基本元素，但是一个物体具有对应的两种或两种以上基本元素，那么这个物体必然有对应的复合元素

点式元素、非点式元素

点式元素

分类

第一类点式元素、第二类点式元素

第一类点式元素

分类

对称轴

第二类点式元素

分类

对称中心

对称面

非点式元素

分类

平移轴、螺旋轴、滑移面

实操作、虚操作

实元素

分类

对称轴、平移轴

虚元素

分类

对称中心、对称面、螺旋轴、滑移面

特点

分子元素中线元素包括旋转轴和平移轴，一般在结构化学上不认为分子有非点式元素，即没有平移轴，只说有旋转轴，而且对于分子的对称元素而言，对称旋转轴一般简称为对称轴

分子元素，特别是分子的对称元素，在结构化学上一般不认为分子有非点式对称元素，即分子没有平移轴、螺旋轴、滑移面等元素，而有对称轴、对称中心、对称面、反轴、映轴等元素，实际上反轴和映轴都用的比较少，因为它们本质上都是对称轴、对称中心、对称面的复合元素，而且反轴和映轴是等价的，一般只需要算一个即可。因此在结构化学上，分子的元素基本都是考虑对称轴、对称中心、对称面就差不多了

分子操作

符号

特点

在对应元素的右上方加k,表示进行操作的次数

在对应元素的右上方没有k,默认为1，不写而已，表示进行一次操作操作

分类

对称操作、非对称操作

对称操作

分类

恒等操作、其它对称操作

恒等操作

分类

周期操作、往返操作

其它对称操作

非对称操作

点操作、线操作、面操作、体操作

点操作

分类

反演

线操作

分类

旋转、平移、旋转反演、旋转反映、螺旋旋转

面操作

分类

反映、反映滑移

体操作

分类

平移、螺旋旋转、反映滑移

基本操作、复合操作

基本操作

分类

旋转、平移、反演、反映

旋转

表达式

矩阵表示

特点

旋转是绕主轴Cn旋转，规定设z轴为主轴，根据右手螺旋定则，即拇指指向z轴旋转，当然也可以绕其它轴旋转

反演

矩阵表示

特点

反演是按对称中心（或称中心点）反线等延长的操作

反映

矩阵表示

特点

反映是垂直于主轴Cn反映，规定设z轴为主轴，即以yz面为镜面进行反映，当然也可以以其它镜面进行反映

复合操作

分类

旋转反演、旋转反映、螺旋旋转、反映滑移

旋转反演

表达式

特点

旋转反演等于反映

旋转反映

特点

旋转反映等于反演

螺旋旋转

反映滑移

点式操作、非点式操作

点式操作

分类

第一类点式操作、第二类点式操作

第一类点式操作

分类

旋转

第二类点式操作

分类

反演

反映

非点式操作

分类

平移、螺旋旋转、反映滑移

实操作、虚操作

实操作

分类

旋转、平移

虚操作

分类

反演、反映、螺旋旋转、反映滑移

特点

分子操作中线操作包括旋转和平移，一般在结构化学上不认为分子有非点式操作，即没有平移，只说有旋转，而且对于分子的对称操作而言，对称旋转一般简称为旋转

分子操作，特别是分子的对称操作，在结构化学上一般不认为分子有非点式对称操作，即分子没有平移、螺旋旋转、反映滑移等操作，而有旋转、反演、反映、旋转反演、旋转反映等操作，实际上旋转反演和旋转反映都用的比较少，因为它们本质上都是旋转、反演、反映的复合操作，而且旋转反演和旋转反映是等价的，一般只需要算一个即可。因此在结构化学上，分子的操作基本都是考虑旋转、反演、反映就差不多了

分子操作，一般说的是分子点式对称操作，分子点式对称操作组成分子点群，这里不重述，可看分子点群相关知识