تقارن مولکولی

تقارن مولکولی (به انگلیسی: Molecular Symmetry) ، ویژگی‌های تقارنی یک ترکیب شیمیایی است. در دانش شیمی، مولکول‌ها بر اساس تقارن‌شان، رده‌بندی می‌گردند.

عناصر تقارن مولکول فرمالدهید. c_۲ یک محور چرخش ۱۸۰ درجه است. σ_v و σ_v' دو صفحه تقارنی غیر معادل هستند.

تقارن مولکولی که بر مبنای نظریه گروه در ریاضیات استوار است، در شیمی معدنی مورد مطالعه قرار می‌گیرد و در شیمی‌فیزیک ، شیمی کوانتومی ، طیف‌بینی و برخی از زیرشاخه‌های دیگر شیمی مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد.

عنصرهای تقارن

محور تقارن : محوری که با چرخش ${\tfrac {360^{\circ }}{n}}$ دوباره شکل قبلی مولکول را ایجاد کند، محور C_n گفته می‌شود. محور تقارن یک بعدی است و می‌تواند در راستای درازا ، پهنا یا فرازا باشد.
صفحه تقارن : صفحه‌ای است که در دو بعد مولکول را به دو قسمت کاملاً همسان تقسیم کند.(اختصاری σ)
نقطه تقارن : نقطه‌ای که در مرکز مولکول قرار می‌گیرد و از نقطه شروع با امتداد آن به نقطه پایانی مشابه نقطه آغاز می‌رسد. (اختصاری i)
محور چرخش وارون : که ترکیب یک محور تقارن و یک صفحه تقارن است. (اختصاری S_n)

گروه‌های نقطه‌ای متداول

جدول زیر فهرستی از گروه‌های نقطه‌ای است که با استفاده از نماد شونفلیسنشان داده شده و در شیمی و طیف‌سنجی مولکولی متداول است. توصیف ساختار شامل شکل‌های متداول مولکول‌ها است که می‌توان آن‌ها را توسط مدل نظریه دافعه زوج الکترون لایه ظرفیتی توضیح داد.

گروه نقطه‌ای	اعمال تقارنی	توصیف ساده هندسه مولکول	مثال ۱	مثال ۲	مثال ۳
C₁	E	نامتقارن، کایرال	بروموکلروفلوئورومتان (هر دو انانتیومر نشان داده شده)	لایزرژیک اسید	ال-لوسین و اکثر α-آمینواسیدها بجز گلیسین
C_s	E σ_h	صفحه تقارنی، بدون عمل تقارنی دیگر	تیونیل کلرید	هیپوکلرو اسید	کلرویدومتان
C_i	E i	inversion center	تارتاریک اسید	موسیک اسید (meso-galactaric acid)	(S,R) 1,2-dibromo-1,2-dichloroethane (anti conformer)
C_∞v	E 2C_∞ ∞σ_v	linear	هیدروژن فلوئورید (and all other heteronuclear مولکول دواتمی)	نیتروز اکسید (dinitrogen monoxide)	هیدروژن سیانید (hydrogen cyanide)
D_∞h	E 2C_∞ ∞σ_i i 2S_∞ ∞C₂	linear with inversion center	اکسیژن (and all other homonuclear مولکول دواتمی)	دی‌اکسید کربن	استیلن (ethyne)
C₂	E C₂	"open book geometry", chiral	هیدروژن پراکسید	هیدرازین	تتراهیدروفوران (twist conformation)
C₃	E C₃	propeller, chiral	تری‌فنیل‌فسفین	تری‌اتیل‌آمین	فسفریک اسید
C_2h	E C₂ i σ_h	planar with inversion center, no vertical plane	ایزومری سیس–ترانس-۱٬۲-دی‌کلرواتن	ایزومری سیس–ترانس-دی‌نیتروژن دی‌فلورید	ایزومری سیس–ترانس-آزوبنزن
C_3h	E C₃ C₃ σ_h S₃ S₃	propeller	بوریک اسید	فلوروگلوسینول (1,3,5-trihydroxybenzene)
C_2v	E C₂ σ_v(xz) σ_v'(yz)	angular (H₂O) or see-saw (SF₄) or T-shape (ClF₃)	ویژگی‌های آب	سولفور تترافلورید	تری‌فلورید کلر
C_3v	E 2C₃ 3σ_v	trigonal pyramidal	non-inverting آمونیاک	فسفریل کلرید	کوبالت تتراکربونیل هیدرید، HCo(CO)₄
C_4v	E 2C₄ C₂ 2σ_v 2σ_d	square pyramidal	اکسی‌هگزافلورید زنون	پنتابوران، B₅H₉	nitroprusside anion [Fe(CN)₅(NO)]
C_5v	E 2C₅ 2C₅ 5σ_v	'milking stool' complex	Ni(C₅H₅)(NO)	کورانولن
D₂	E C₂(x) C₂(y) C₂(z)	twist, chiral	بی‌فنیل (skew conformation)	توئیستان (C₁₀H₁₆)	cyclohexane twist conformation
D₃	E C₃(z) 3C₂	triple helix, chiral	تریس (اتیل ان دی آمین) کبالت(III) کلرید	پتاسیم فری‌اکسالات
D_2h	E C₂(z) C₂(y) C₂(x) i σ(xy) σ(xz) σ(yz)	planar with inversion center, vertical plane	اتیلن	پیرازین	دی‌بوران
D_3h	E 2C₃ 3C₂ σ_h 2S₃ 3σ_v	trigonal planar or trigonal bipyramidal	تری‌فلورید بور	فسفر پنتاکلرید	سیکلوپروپان
D_4h	E 2C₄ C₂ 2C₂' 2C₂" i 2S₄ σ_h 2σ_v 2σ_d	square planar	زنون تترافلورید	پتاسیم اکتاکلرودی‌مولیبدات	Trans-[Co(NH₃)₄Cl₂] (excluding H atoms)
D_5h	E 2C₅ 2C₅ 5C₂ σ_h 2S₅ 2S₅ 5σ_v	pentagonal	آنیون سیکلوپنتادی‌انیل	روتنوسن	فولرن سی۷۰
D_6h	E 2C₆ 2C₃ C₂ 3C₂' 3C₂‘’ i 2S₃ 2S₆ σ_h 3σ_d 3σ_v	hexagonal	بنزن	بیس (بنزن) کروم	کرونن (C₂₄H₁₂)
D_7h	E C₇ S₇ 7C₂ σ_h 7σ_v	heptagonal	tropylium (C₇H₇) cation
D_8h	E C₈ C₄ C₂ S₈ i 8C₂ σ_h 4σ_v 4σ_d	octagonal	سیکلواکتاتتراان (C₈H₈) anion	اورانوسن
D_2d	E 2S₄ C₂ 2C₂' 2σ_d	۹۰° twist	آلن (شیمی)	tetrasulfur tetranitride	دی‌بوران (۴) (excited state)
D_3d	E 2C₃ 3C₂ i 2S₆ 3σ_d	۶۰° twist	اتان (staggered صورت‌بندی)	دی‌کبالت اکتاکربونیل (non-bridged همپار)	cyclohexane chair conformation
D_4d	E 2S₈ 2C₄ 2S₈ C₂ 4C₂' 4σ_d	۴۵° twist	sulfur (crown conformation of S₈)	دی‌منگنز دکاکربونیل (staggered rotamer)	نیتروسونیوم اوکتافلوروکسنات (VI) (idealized geometry)
D_5d	E 2C₅ 2C₅ 5C₂ i 2S₁₀ 2S₁₀ 5σ_d	۳۶° twist	فروسن (staggered rotamer)
S₄	E 2S₄ C₂		1,2,3,4-tetrafluorospiropentane
T_d	E 8C₃ 3C₂ 6S₄ 6σ_d	چهاروجهی	متان	فسفر پنتااکسید	آدامانتان
T_h	E 4C₃ 4C₃ i 3C₂ 4S₆ 4S₆ 3σ_h	دوازده‌وجهی
O_h	E 8C₃ 6C₂ 6C₄ 3C₂ i 6S₄ 8S₆ 3σ_h 6σ_d	octahedral or مکعب	هگزا فلوراید گوگرد	مولیبدن هگزا کربونیل	کوبان (مولکول)
I_h	E 12C₅ 12C₅ 20C₃ 15C₂ i 12S₁₀ 12S₁₀ 20S₆ 15σ	بیست‌وجهی یا دوازده‌وجهی	فولرن باکمینستر	سزیم دودکابورات	دودکاهدران

منابع

↑ Miessler, Gary L. (1999). Inorganic Chemistry (2nd ed.). Prentice-Hall. pp. 621-630. ISBN 0-13-841891-8. Character tables (all except D7h)
↑ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3rd ed.). Prentice Hall. pp. 111–112. ISBN 978-0131755536.

ویکی‌پدیا انگلیسی

[1] Miessler, Gary L. (1999). Inorganic Chemistry (2nd ed.). Prentice-Hall. pp. 621-630. ISBN 0-13-841891-8. Character tables (all except D7h)

[2] Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3rd ed.). Prentice Hall. pp. 111–112. ISBN 978-0131755536.