Symmetristen ja epäsymmetristen huippumolekyylien välinen ero

2024 Kirjoittaja: Alex Aldridge | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 13:38

Avainero symmetristen ja epäsymmetristen huippumolekyylien välillä on se, että symmetrisillä huippumolekyyleillä on yksi oikea pyörimisakseli ja kaksi keskenään samansuuruista hitausmomenttia, kun taas epäsymmetrisillä huippumolekyyleillä on kaikki hitausmomentin pääkomponentit erilaisia toisiltaan.

Termi symmetriset ja epäsymmetriset huippumolekyylit kuuluvat moniatomisten molekyylien luokitukseen momentaalisen ellipsoidin muodon ja puhtaan kiertospektrin perusteella. Yleensä polyatomisilla molekyyleillä on monimutkaiset pyörimisspektrit. Voimme jakaa nämä molekyylit neljään luokkaan spektrien tulkitsemiseksi. Tämä luokittelu tehdään molekyylin hitausmomentin ellipsoidin muodon perusteella. Neljä luokkaa sisältävät lineaariset molekyylit, pallomaiset huippumolekyylit, symmetriset huippumolekyylit ja epäsymmetriset huippumolekyylit.

Mitä ovat symmetriset huippumolekyylit?

Symmetrinen huippumolekyylit ovat moniatomisia molekyylejä, joilla on yksi oikea pyörimisakseli ja kaksi keskenään samansuuruista hitausmomenttia. Toisin sanoen symmetrisillä huippumolekyyleillä on kaksi päähitausmomenttia, kun taas kolmas on ainutlaatuinen. Voimme jakaa tämän luokan edelleen kahteen ryhmään prolate-symmetrisiksi huippumolekyyleiksi ja litistyneiksi symmetrisiksi ylämolekyyleiksi.

Kuva 01: CH3I-molekyylin muoto

Esimerkki prolate-symmetrisistä huippumolekyyleistä on CH₃I. Se voidaan saada korvaamalla vetyatomi metaanimolekyylistä jodiatomilla. Tämä korvaaminen aiheuttaa molekyylin symmetrian pienenemisen arvosta T_d arvoon C_3v Kun tarkastelemme C₃ akselilla (tai I_A-akselilla), pyörimiseen osallistuvat atomit ovat vain kevyitä vetyatomeja. Siksi hitausmomentti on pienin tällä molekyylin akselilla. On kaksi muuta akselia (I_B ja I_C), jotka ovat kohtisuorassa tähän C₃-akseliin nähden ja nämä kaksi kohtisuorat akselit ovat yhtä suuret keskenään. Tästä syystä I_A<I_B=I_C Lineaariset molekyylit ovat prolaattisymmetristen huippumolekyylien erikoistapaus, koska ne niiden I_A=0. Lisäksi litteillä symmetrisillä huippumolekyyleillä on niiden I_C suurin akseli, kun taas I_{Aon yhtä kuin I}B _{Siksi voimme antaa tämän suhteen seuraavasti: I}A_=IB_{<I C}

Mitä ovat epäsymmetriset huippumolekyylit?

Epäsymmetriset huippumolekyylit ovat polyatomisia molekyylejä, joiden kaikki hitausmomentin pääkomponentit eroavat toisistaan. Toisin sanoen molekyylistä tulee epäsymmetrinen huippumolekyyli, jos sen korkeampi kiertoakseli on C_{2 tai jos oikeaa pyörimisakselia ei ole. Siksi voimme sanoa, että tämä on vähiten symmetrinen molekyyliluokka.}

Kuva 02: Vesimolekyyli

Kun tarkastellaan molekyylin akselien välistä suhdetta, sillä on I_A ≠ I_B ≠ I _C. Joitakin esimerkkejä tämäntyyppisistä molekyyleistä ovat H₂O, C₂H₂F _{2 jne.}

Mitä eroa on symmetrisillä ja epäsymmetrisillä huippumolekyyleillä?

Symmetrinen ja epäsymmetrinen huippumolekyylit ovat kahden tyyppisiä polyatomisia molekyylejä. Keskeinen ero symmetristen ja epäsymmetristen huippumolekyylien välillä on se, että symmetrisillä huippumolekyylillä on yksi oikea pyörimisakseli ja kaksi hitausmomenttia, jotka ovat yhtä suuria keskenään, kun taas epäsymmetrisillä huippumolekyyleillä on kaikki hitausmomentin pääkomponentit toisistaan poikkeavia. Vaikka symmetrisillä huippumolekyyleillä on kaksi keskenään samanarvoista akselia ja toinen akseli on ainutlaatuinen, epäsymmetrisillä huippumolekyyleillä on kaikki kolme akselia toisistaan poikkeavia.

Alla infografiassa on yhteenveto symmetristen ja epäsymmetristen huippumolekyylien eroista.

Yhteenveto – Symmetrinen vs epäsymmetrinen huippumolekyylit

Polyatomiset molekyylit voidaan jakaa neljään ryhmään lineaarisiksi molekyyleiksi, pallomaisiksi huippumolekyyleiksi, symmetrisiksi ylämolekyyleiksi ja epäsymmetrisiksi huippumolekyyleiksi niiden pyörimisspektrien perusteella. Keskeinen ero symmetristen ja epäsymmetristen huippumolekyylien välillä on se, että symmetrisillä huippumolekyylillä on yksi oikea pyörimisakseli ja kaksi hitausmomenttia, jotka ovat keskenään yhtä suuret, kun taas epäsymmetrisillä huippumolekyyleillä on kaikki hitausmomentin pääkomponentit toisistaan poikkeavia.

Kuva:

1. "Jodometaani-3D-pallot" kirjoittanut Benjah-bmm27 - Oma työ (julkinen verkkotunnus) Commons Wikimedian kautta

2. "Vesimolekyylirakenne", kirjoittanut AbdullahAlturki99 - Oma työ (CC BY-SA 4.0) Commons Wikimedian kautta