分子结构和对称性
分子的空间构型与分子结构
对称性普遍存在于自然界。 例如五瓣对称的梅花、桃花， 六瓣对称的水仙花、雪花（轴 对称或中心对称）；建筑物和 动物的镜面对称；美术与文学 中也存在很多对称的概念。
自然界中的 对称性
依据对称轴的旋转或借助对称面的反映能够 复原的分子称为对称分子，分子所具有的这种性 质称为对称性。
分子对称性与分子的许多性质如极性、 旋光性及化学性质都有关
3、分子的极性
非极性分子： 电荷分布均匀对称的分子；分子内 没正、负两极的分子。
正电荷重心和负电荷重心相重合的分子
极性分子： 电荷分布不均匀不对称的分子；分 子内存在正、负两极的分子。
正电荷重心和负电荷重心不相重合的分子
分子极性的判断方法
1、双原子分子 取决于成键原子之间的共价键是否有极性
2、多原子分子(ABm型) 取决于共价键是否有极性、分子的空间构型
ABm分子极性的判断方法
1、化合价法
①若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所 在的主族序数，则为非极性分子，若不等则为 极性分子；
②若中心原子有孤对电子(未参与成键的电子对) 则为极性分子，若无孤对电子则为非极性分子。
请判断PCl3、CCl4、CS2、SO2分子的极性。
常见分子的构型及分子的极性
碘单质、氨气、响
• 极性分子的分子间作用力 一般较大，熔沸点较高。 如：CO高于N2
109.50 正四面体型 非极性
小结：
键的极性 键角 决定 分子的空
间结构
决定 分子的 极性
研究分子极性的实际意义
相似相溶原理
极性分子的溶质易溶于极性溶剂，非极 性分子的溶质易溶于非极性溶剂中。
思考题： 水是极性溶剂，四氯化碳是非极性溶剂，试判
化学结构知识点总结归纳
化学结构知识点总结归纳结构化学是化学中非常重要的一个分支，它涉及到分子和原子之间的结构、键合情况和空间构型等方面。
结构化学的研究对于理解化学反应、理论计算和新材料设计等方面都具有重要的意义。
在这篇文章中，我将对结构化学的一些重要知识点进行总结归纳，希望能够对读者有所帮助。
1. 分子结构分子是由原子通过共价键连接而成的化合物，它们具有固定的结构和空间构型。
分子的结构包括分子式、键长、键角、二面角和立体构型等方面。
分子式是用来表示分子中原子种类和数量的化学式，例如H2O表示水分子，CH4表示甲烷分子。
而键长和键角则是描述分子内原子之间的相对位置关系，它们对分子的性质和反应活性都有很大影响。
此外，二面角和立体构型也是分子结构中重要的参数，它们描述了分子中的空间构型及其对分子性质和反应活性的影响。
2. 共价键共价键是原子之间通过共享电子而形成的化学键，它是最常见的一种化学键类型。
共价键的形成和特性对于分子结构和化学性质有着重要影响。
共价键可以分为σ键和π键两种类型，其中σ键是由原子轴向的轨道重叠形成的键，而π键则是由平行轨道的重叠形成的键。
另外，共价键的长度和强度也与原子的电负性和分子的结构有很大关系。
共价键的性质和特性是结构化学研究的一个重要内容。
3. 杂化轨道杂化轨道是描述分子中原子轨道混成现象的概念，它对于分子结构的解释和分析具有重要意义。
杂化轨道的形成是由于原子在形成共价键时，其原子轨道发生重叠和混合的现象。
根据杂化轨道理论，sp、sp2、sp3和sp3d等不同种类的杂化轨道可以解释分子中的不同键型和分子构型。
杂化轨道对于理解分子的稳定性、反应活性和构型优劣有着重要的帮助。
4. 共振结构共振结构是由于某些分子存在多种等价的共振式结构而导致的一种描述方式。
通过引入共振结构，可以更好地解释分子中原子位置和键型的不确定性。
共振结构对于分子结构和稳定性的理解非常重要，它可以直观地反映分子中的电子分布情况和电荷分布情况，有助于预测分子的性质和反应活性。
第2章分子对称性与分子结构-习题
第二章分子的对称性与分子结构【习题】2.1 确定下列分子或物体所属的点群：（1）SiHDBr2 （四面体）（2）SiFClBrI （四面体）（3）SiH2Br2（四面体）（4）PCl3 （三角锥体）（5）OPCl3（三角锥体）（6）CO2（直线形）（7）P4O6（四面体）（8）Mn（CO）5I （八面体）（9）字母T和Z（10）一支粉笔2.2 找出下列各分子中的最高次旋转轴，并指出其中哪些分子还含有不与主轴重合的其他对称轴：（1）C10H6F2；（2）C6H6；（3）C6H3Br3 三溴苯（所有异构体）2.3 指出下列分子或离子所属的点群，并写出它们所含有的对称元素。
（1）CoCl42－；（2）Ni（CN）42－；（3）cis－CoCl4（NH3）2－（可忽略H原子）；（4）C6H12（椅式）；（5）PF3；（6）（CH3）2B（μ-H）2B（CH3）2；（7）[Cl－I－Cl]－；（8）cis－Pt（NH3）Cl2；（9）trans－Pt（NH3）2Cl2；（10）交错式－C2H6；（11）二茂铁（交错式）。
22.4 化学式为MCl42－的配离子，D2d点群结构和T d点群结构时所含对称元素有何不同？2.5 配离子[MA2B2]2－当分别采取D2h和C2v结构时所含对称元素有何不同？2.6 对比D4h点群与C4h点群，指出在后一点群中缺少哪一关键性元素？各举一分子（离子）实例。
2.7 三亚乙基二胺（也叫1，4－二氮杂环（2，2，2）辛烷）属于什么点群？2.8 PtCl42－属于什么点群？画出它的结构，标出各类操作元素（每类只标一个）。
2.9 已知下列分子（离子）所属的点群，画出它们的结构：（1）B（OH）3（C3h）；（2）Cr（en）33＋（D3）；（3）Co（gly）3（C3）；（4）Mn2（CO）10（D4d）；（5）（H2C=C=CH2）（D2d）。
2.10画出MA2B2C2类型的八面体配合物的所有几何异构体的结构式；指出每种异构体所属的点群；辨别出不对称的异构体。
化学分子的对称性分析
化学分子的对称性分析对称性是自然界中极为普遍的一个概念，它存在于各种物体中，从普通的生物体，到高度复杂的化学分子都拥有自己特定的对称性。
而化学分子的对称性在化学里也是非常重要的一环，因为它能为化学家提供很多有用的信息。
本文将会从化学分子的对称性入手，分析它有哪些重要的应用及实际意义。
一、对称轴与角度等概念在对称性中，一个常见的概念就是对称轴。
对称轴是一个能将某个物体完全重合的轴，比如是圆形里的直径、正方形的对角线，或是一个大大小小小的平面都拥有自己专属的对称轴。
对称轴的等级就用n来表示，比如对称轴为正方形的主对角线，它的等级就是n=2。
一个具有n级对称轴的分子，在旋转n/2个单位后能完全重合。
而当n是奇数的时候，只有在n个单位的旋转之后，它们才能重合。
在对称轴的概念之外，角度也有着非常大的作用。
角度是由分子中各个原子位置的关系来描述分子对称性的，比如说分子中的两个化学键之间的角度。
对称性越高的分子，其角度也越固定。
在实践中，角度常常跟对称轴联系在一起被评估。
二、化学分子的对称性分析主要通过旋转和翻转进行。
通过旋转和翻转，我们可以确定化学分子中的对称元素：对称面、对称轴、对称中心等。
如果化学分子中存在一个以上的对称元素，那么该分子就被认为具有对称性。
在对称性分析中，两个主要的因素是：对称型（点群）和对称元素。
对称型是可以通过旋转和翻转，将一个化学分子完整地重合起来的一组操作的集合。
共有32种对称型存在，并被分成7个点群。
这些点群可以用一张方格图来表示。
对称元素是能够将化学分子中各个部分重合起来的元素，比如对称面、对称轴、对称中心等等。
有时候，只需要使用一个对称元素来描述分子的对称性，而在有时候，需要用两个或多个不同的对称元素来进行描述。
对称元素的不同个数会决定分子的对称性。
比如说，如果一个分子中只有一个对称元素，那么就被称为单对称性分子。
通过对称性分析，可以得到化学分子的不同对称型数量、稳定形状、能谱等等信息。
分子的对称性和空间构型
分子的对称性和空间构型在化学中，分子的对称性和空间构型是两个重要的概念。
对称性是指分子在一些操作下保持不变的性质，而空间构型则是描述分子中原子的相对位置和排列方式。
这两个概念在研究分子性质和反应机理中起着至关重要的作用。
首先，让我们来探讨分子的对称性。
对称性是指分子在一些操作下保持不变的性质，比如旋转、反射、转动等。
分子的对称性可以通过对称元素来描述，包括轴对称元素和面对称元素。
轴对称元素是指分子中存在一个轴，沿着这个轴旋转分子一定角度后，分子与原来的位置完全重合。
常见的轴对称元素有Cn轴（n为整数）和S2n轴（n为整数）。
面对称元素是指分子中存在一个面，将分子沿着这个面反射后，分子与原来的位置完全重合。
常见的面对称元素有σ面。
对称性对于分子的性质和反应机理的研究非常重要。
对称性可以决定分子的光谱性质、化学反应的速率和选择性等。
例如，分子的对称性可以决定分子的振动光谱中是否存在红外活性峰。
在化学反应中，对称性可以决定反应的速率和反应产物的选择性。
因此，通过对分子的对称性进行研究，可以更好地理解分子的性质和反应机理。
接下来，我们来讨论分子的空间构型。
空间构型是描述分子中原子的相对位置和排列方式的概念。
分子的空间构型可以通过分子的立体结构来描述。
分子的立体结构可以通过实验技术如X射线衍射、核磁共振等确定。
在分子的立体结构中，原子的相对位置和排列方式对于分子的性质和反应机理有着重要的影响。
例如，分子的立体结构可以决定分子的手性性质。
手性分子是指与其镜像不可重叠的分子，具有手性的分子在光学活性、药物作用等方面表现出独特的特性。
此外，分子的立体结构还可以决定分子之间的相互作用，如分子间的氢键、范德华力等。
分子的对称性和空间构型在化学中的应用非常广泛。
在有机化学中，对称性和空间构型的研究可以帮助我们理解有机分子的合成和反应机理。
在无机化学中，对称性和空间构型的研究可以帮助我们理解无机化合物的性质和反应机理。
无机化学答案 第2章分子对称性与分子结构-习题答案
aA2 ＝1／24 [1×1×4＋8×1×1＋3×1×0＋6×（－1）×0＋ 6×（－1）×2]＝0
aE ＝1／24 [1×2×4＋8×（－1）×1＋3×2×0＋6×0×0＋6×0×2]＝0
aT1 ＝1／24 [1×3×4＋8×0×1＋3×（－1）×0＋6×1×0＋6×（－1）×2]＝0
4
aT2 ＝1／4 [1×3×4＋8×0×1＋3×（－1）×0＋6×（－1）×0＋6×1×2]＝1 得Γ＝A1 ⊕ T2
T2
3
0
－1 －1
1
（x , y , z）
（xy , xz , yz）
以CH4的 4 条杂化轨道为基（分别记为r1、r2、r 3、r 4），依据Td点群的对称元素对其进行
操作，得可约表示Γ：
Td
E
8C3
3C2
6S4
6σd
Γ
4
1
0
0
2
r 1、r2、r 3、r 4
用群分解公式将Γ约化：
aA1 ＝1／24（1×1×4＋8×1×1＋3×1×0＋6×1×0＋6×1×2）＝1
2.5 [MA2B2]2－呈平面四边形构型时属D2h点群，含有对称元素：C2、2C2'、σh、i、2σv。[MA2B2]2 －呈四面体构型时属C2v点群，含有对称元素：C2、2σv。
2.6 C4h点群比D4h点群缺少 4 条垂直于主轴的C2'旋转轴。D4h点群的例子有配离子PtCl42－，C4h 点群例子有：
B
C
A
C
A
B
C2v
C
B
A
B
A
C
C2v
C
B
A
A
B
C
D2h
多原子分子的结构与性质
多原子分子的结构与性质一、分子结构：1.长链结构：一些多原子分子如碳酸盐（CO3^2-）、多聚芳醚等，它们的分子结构呈线性长链状。
这种结构使得分子具有较高的分子量和高度的拉伸强度，使得这些物质适用于制备高强度的材料、纤维和聚合物。
2.环状结构：多原子分子还可以形成环状结构，如环氧烷、苯等。
这种结构使得分子呈现闭合环状，具有较高的稳定性和刚性。
环状结构还可以影响分子的化学性质，如苯环结构使得苯具有共轭平面结构，从而赋予苯具有稳定的芳香性和较高的反应活性。
3.分支结构：一些多原子分子如维生素C等呈现分支结构。
分支结构可以增加分子的立体构型和表面积，增强物质的活性和溶解性。
这使得分支结构的多原子分子在生物体内能够更好地发挥作用，如维生素C具有较高的抗氧化性和溶解性。
二、分子性质：1.分子极性：多原子分子中，如果原子之间存在较大的电负性差异，化学键就会呈极性，导致分子整体带有一个正负极。
这种极性会使分子在外电场的作用下发生取向和形状改变，具有静电相互作用和氢键相互作用等，从而影响分子的化学和物理性质，如溶解度、沸点、熔点等。
2.分子对称性：分子内部原子的排列方式对分子的性质具有重要影响。
分子对称性常常决定着分子的振动、旋转和反应方式等。
对称性分子具有如以下特性：属于同一个对称元素的原子之间的键长和键角相等；对称元素平分分子；中心对称元素过属于同一个原子的键。
对称性分子具有较低的能量和较高的稳定性。
3.分子的化学反应活性：多原子分子在化学反应中通常会通过化学键的形成和断裂来改变分子的结构和性质。
多原子分子通过与其他分子的化学反应，可以进一步转化为其他更复杂的化合物。
例如，脂肪酸分子中含有多个碳碳双键，通过加氢反应可以将双键还原为饱和脂肪酸。
4.分子的热学性质：多原子分子具有比较复杂的热学性质。
其热容常常取决于分子内部的振动、旋转等模式的能级。
例如，多原子分子的热容常常会出现阶梯状的变化，且热容的变化幅度较大。
化学结构中心对称 -回复
化学结构中心对称 -回复化学结构中心对称是指在化学分子中存在一个对称中心，即存在能将该分子分成左右对称两部分的平面，而分子的左右两部分完全相同。
这种对称性质对于理解分子结构和性质的研究非常重要。
1. 分子具有一个平面，将分子分成两个相同的部分；2. 该平面垂直于分子的一个主轴；3. 分子上的每个原子都在对称中心平面的两侧。
在这样的分子中，对称轴被称为Cn轴，其中n是轴周围的对称性数量。
如果分子有一个C2轴，那么它的分子结构就有两个相互对称的部分。
对于一个分子而言，其具有的对称中心数量决定了其对称性。
对称中心对分子结构和性质的研究有非常重要的意义。
具有对称性的分子在机械和光学性能方面表现出更高的对称性，在某些情况下，可以通过对称性来预测分子的性质。
在光学活性化合物中，其左右对称性不同，因此它们的旋光性质也不同。
对称性也可以影响分子的反应性。
在化学反应中，原子和分子的相互作用非常重要。
对称性对于确定分子反应的类型和速率也非常重要。
当我们考虑半导体材料时，对称性也是非常重要的。
半导体材料的物理性质和电子结构密切相关，因此对于这种材料而言，对称中心的存在与否决定了其电子构型和能带结构。
由此可以看出，对称性的研究对于发展半导体材料非常重要。
对称性是研究分子结构和性质的重要领域。
通过理解分子的对称性质，可以更好地理解分子的反应性、光学性能、半导体性质等。
在未来的研究中，对于对称性的研究将在化学、材料科学等领域中继续发挥重要的作用。
为了更深入地理解分子中心对称性，我们可以考虑几个实际的例子。
当我们观察分子中心对称性的重要性时，可以考虑乙烷分子。
乙烷分子是一种具有中心对称性的分子，在此分子中，有一个中心原子垂直于分子平面，并在该平面的两侧。
这样的中心对称性使得乙烷分子在化学反应中表现出非常特殊的性质。
对于单向化学反应，分子的中心对称性可以降低或提高反应速率，这取决于所涉及的物理过程。
如果一个反应需要向两个方向反应，那么中心对称性可以实现活化能一样，从而促进化学反应的发生。
分子的对称性及分子结构习题及答案
第二章分子的对称性与分子结构【补充习题及答案】1．HCN和CS2都是直线形分子，请写出它们具有的对称元素的种类。
答案：HCN：C∞、σv。
CS2：C∞、C2'、σh、σv、i、S∞。
2．指出下列分子存在的对称元素：（1）AsCl3；（2）BHFBr；（3）SiH4答案：（1）AsCl3分子为三角锥形，存在对称元素C3和3σv。
（2）BHFBr分子为三角形，存在对称元素1个σ。
（3）SiH4分子为四面体形，存在对称元素4C3、3C2、3S4、6σd。
3．SF5Cl分子的形状和SF6相似，试指出它的点群。
答案：SF5Cl分子仍为八面体，但1条键与其他键不同，分子点群为C4v。
4．正八面体6个顶点上的原子有3个被另一种原子取代，有几种可能的方式？取代产物各属于什么点群？取代产物是否具有旋光性和偶极矩？答案：只有经式（mer－）和面式（fac－）两种取代方式。
经式产物属于C2v点群，面式产物属于C3v点群。
均有偶极矩，均无旋光性。
5．指出下列各对分子的点群。
（1）CO2和 SO2 （2）二茂铁（交错式）和二茂钌（重叠式）（3）[IF6]＋八面体）和[IF6]－（五角锥）（4） SnClF（角形）和XeClF（线形）（5）mer－WCl3F3和fac－WCl3F3（6）顺式和反式Mo（CO）4Cl2答案：（1）CO2：D∞h点群；SO2：C2v点群。
（2）二茂铁（交错式）：D5h点群；二茂钌（重叠式）：D5d点群。
（3) [IF6]＋（八面体）：O h点群；[IF6]－（五角锥）：C5v点群。
（4）SnClF（角形）：C s点群；XeClF（线形）：C∞v点群。
（5）mer－WCl3F3：C2v点群；fac－WCl3F3：C3v点群。
（6）顺式Mo(CO)4Cl2：C2v；反式Mo(CO)4Cl2 ：D4h点群6．如何判断一个分子有无永久偶极矩和有无旋光性？答案：对称元素不是交于一点的分子具有永久偶极矩。
群论在高等无机化学中的应用
群论在高等无机化学中的应用
群论在高等无机化学中的应用主要包括以下几个方面：
1. 对称性与分子结构：群论能够通过对称性操作和操作元素的分析，确定分子、晶体等化学结构的对称性和几何结构，从而提供物质性质的理论基础。
例如，通过群论可以确定分子的点群、空间群，以及坐标系中原子的对称性操作，从而推导出化合物的稳定性和一些物理性质。
2. 分子轨道和能级分析：在无机化学中，分子轨道和能级的分析对于理解分子反应和性质非常重要。
群论可以用于描述和分析分子的轨道和能级分布，从而提供化学反应机理、光谱性质以及分子性质等的理论基础。
群论能够确定分子中的对称性轨道和反应过程中的对称性变化，从而揭示分子之间的相互作用、电荷转移和电子结构的变化。
3. 能带结构和晶体对称性：群论在固体物理和无机材料中的应用也非常重要。
群论能够帮助我们分析固体材料中电子的能带结构和晶体的对称性，从而解释材料的导电性、光学性质、磁性和热性质等。
群论可以确定晶体的点群、空间群和晶胞参数，以及分析晶格振动的对称性，从而提供材料性质的理论解释。
4. 配合物和反应机理：群论在配位化学和无机反应机理研究中也有着重要的应用。
群论可以帮助我们分析配合物的电子结构、配位场效应、配位吉布斯自由能变化和配对反应的机理等。
通过群论的分析，可以确定配合物中金属离子的电荷状态、配体的对称性和配体场的结构等，从而理解配合物的性质和反应机
理。
总的来说，群论在高等无机化学中的应用非常广泛，涉及分子结构、能级分析、晶体对称性、配位化学和反应机理等多个方面，为我们理解化学物质的性质和反应机制提供了有力的理论工具。
北师大结构化学第4章分子对称性和群论
北师大结构化学第4章分子对称性和群论第4章分子对称性和群论是北师大结构化学课程的重要内容。
本章主要介绍了分子对称性和群论的基本概念，分子对称元素的分类，分子对称性的测定方法，以及如何利用群论分析分子的物理性质等内容。
首先，我们来介绍一下分子对称性的概念。
分子对称性是指分子在空间中具有对称性的特征。
对称性可以分为轴对称性和面对称性两种。
轴对称性是指分子围绕一个轴线旋转180°后能够重合，而面对称性是指分子能够分成两部分，在一个平面上旋转180°后能够重合。
根据分子对称元素的类型，分子可以分为三类：单反射面分子，具有一个反射面；多反射面分子，具有两个或更多的反射面；旋转反射面分子，具有一个旋转反射面。
这些分子对称元素的存在与否决定了分子的对称性。
测定分子对称性的方法有很多种，其中比较常用的是Infrared (IR)光谱法和微波光谱法。
IR光谱法是利用分子中特定的振动频率和对称性之间的关系来判断分子的对称性；微波光谱法则是利用分子的自由度和对称性之间的关系来判断分子的对称性。
利用群论分析分子的物理性质是分子对称性研究的一个重要方面。
群论是数学的一个分支，用来研究对称性和变换的关系。
在化学领域，群论应用广泛，可以用来描述分子中原子的位置和分子的振动等性质。
通过分子的对称群分析，可以确定分子的光谱活性、电子转移、化学反应的速率等一系列物理性质。
在分子对称性和群论的学习中，还需要了解一些基本的概念，如对称操作、置换、等价、置换群、分类、标识号等。
这些概念在群论分析中起到了重要的作用，可以帮助我们理解分子的对称性和群论的原理。
总的来说，第4章分子对称性和群论是北师大结构化学课程中的一章重要内容。
通过学习这一章，我们可以了解到分子对称性的基本概念和分类，以及如何利用群论分析分子的物理性质。
这对我们理解分子结构和性质，以及在化学研究中的应用具有重要意义。
有机物结构对称的原理
有机物结构对称的原理
有机物结构对称的原理是指有机化合物的结构具有一定的对称性，其中包括平面对称、轴对称和中心对称。
1. 平面对称：当有机化合物的分子沿一个平面进行折叠，折叠后的两部分重合，即可看到平面对称。
如苯分子就具有平面对称，可以将其沿任意一个对称面折叠，折叠后的两部分完全重合。
2. 轴对称：当有机化合物的分子可绕一条轴进行旋转，旋转一周后，分子的构型与原始构型完全一致，即可看到轴对称。
轴对称分为旋转轴对称和反转轴对称两种。
旋转轴对称是指分子可以绕一个轴进行旋转，旋转一周后与原始构型完全重合，如正丁烷分子具有C4旋转轴。
反转轴对称是指分子可以进行180的反转，即某些位置的官能团与原始构型保持一致，如环丙烷分子具有C3反转轴。
3. 中心对称：当有机化合物的分子具有一个中心点，分子上的每个原子到该中心点的距离相等，而且每对化学键的长度也相等，即可看到中心对称。
具有中心对称结构的有机化合物长期以来一直是理论研究的重点，如甲烷分子具有C3v 点群中的准立方体结构。
这些对称性原理有助于我们理解和预测有机化合物的性质和反应行为，也为有机化学的研究和应用提供了基础。
对称性的化学应用
对称性的化学应用对称性在化学中是一个非常重要的概念，它在原子和分子的结构中扮演着至关重要的角色。
对称性不仅可以用于理解分子的几何形状和性质，而且还可以用于实现分离、合成和反应的控制。
本文将探讨对称性在化学中的应用，涉及到分子对称性的测量方法及其使用，以及对称性在合成和反应中的应用。
分子对称性的测量方法及其使用测量分子对称性是确定化学物质结构和特性的重要方法。
分子的对称算是一个指标，可以告诉我们分子的旋转对称性、反演对称性和镜像对称性的情况。
测量分子对称性通常使用X射线晶体学、核磁共振(NMR)和光学旋光度仪等方法。
其中，X射线晶体学是一种用于分析分子结构的重要方法。
在X射线晶体学中，电子密度图像被收集并用于计算分子的结构。
这些收集到的数据可以告诉我们分子中不同原子之间的化学键角度和距离等信息，从而帮助我们预测分子的旋转对称性和反演对称性。
这种方法通常用于表征无机分子和生物大分子的结构。
NMR是一种通过分析分子中的不同核自旋之间的相互作用来测量分子结构的方法。
例如，通过分析分子中碳-碳、碳-氢、氢-氢等不同原子之间的NMR相互作用可以得到有关分子电子结构的重要信息。
这种方法经常用于分析有机化合物的结构。
旋光度测量也是一种用于分析分子结构的方法。
这种方法利用光的旋转方向来测量分子的对称性。
如果分子具有镜像对称性，则光沿两个方向旋转的角度应相反。
通过分析光的旋转方向和旋转角度，我们可以获得分子的对称特性，这种方法流行于测量生物大分子的结构。
一旦获得了分子结构的对称性信息，我们就可以利用对称性来预测、控制和优化分离、合成和反应。
对称性在合成中的应用对称性可以用于合成分子。
由于具有一定对称性的分子通常更加稳定，并且更容易制备。
例如，有机化合物的具有具有中心对称性的分子通常容易获得高收率的合成反应产物，这是因为反应物和中间体的对称性相同。
因此，在设计有机化合物的合成路线时，研究人员通常利用对称性来指导反应条件和反应路线的选择。
对称性在结构化学中的应用
对称性在结构化学中的应用
在结构化学中，对称性是指分子或者晶体的结构具有一定的对称性，这种对称性可以是对称轴，对称轴的顺序，对称中心或者旋转对称。
对称性在结构化学中有很多重要的应用，例如：
1.对称性可以用来确定分子结构。
例如，通过观察分子的对称性，可以判断分子是否具有共价键，从而确定分子的结构。
2.对称性可以用来确定分子的构型。
例如，如果分子具有对称轴，那么分子的构型一定是对称的。
3.对称性可以用来确定分子的光学活性。
例如，如果分子具有旋转对称，那么分子就不具有光学活性。
4.对称性可以用来确定分子的化学性质。
例如，一些对称的分子比不对称的分子更稳定，因此对称的分子通常具有更高的化学稳定性。
5.对称性可以用来确定分子的生物活性。
例如，一些对称的分子在生物体内可能具有特定的生物活性，因此对称性可能会影响分子在生物体内的作用。
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第2章分子对称性与分子结构-习题
第二章分子的对称性与分子结构【习题】2.1 确定下列分子或物体所属的点群：（1）SiHDBr2 （四面体）（2）SiFClBrI （四面体）（3）SiH2Br2（四面体）（4）PCl3 （三角锥体）（5）OPCl3（三角锥体）（6）CO2（直线形）（7）P4O6（四面体）（8）Mn（CO）5I （八面体）（9）字母T和Z（10）一支粉笔2.2 找出下列各分子中的最高次旋转轴，并指出其中哪些分子还含有不与主轴重合的其他对称轴：（1）C10H6F2；（2）C6H6；（3）C6H3Br3 三溴苯（所有异构体）2.3 指出下列分子或离子所属的点群，并写出它们所含有的对称元素。
（1）CoCl42－；（2）Ni（CN）42－；（3）cis－CoCl4（NH3）2－（可忽略H原子）；（4）C6H12（椅式）；（5）PF3；（6）（CH3）2B（μ-H）2B（CH3）2；（7）[Cl－I－Cl]－；（8）cis－Pt（NH3）Cl2；（9）trans－Pt（NH3）2Cl2；（10）交错式－C2H6；（11）二茂铁（交错式）。
22.4 化学式为MCl42－的配离子，D2d点群结构和T d点群结构时所含对称元素有何不同？2.5 配离子[MA2B2]2－当分别采取D2h和C2v结构时所含对称元素有何不同？2.6 对比D4h点群与C4h点群，指出在后一点群中缺少哪一关键性元素？各举一分子（离子）实例。
2.7 三亚乙基二胺（也叫1，4－二氮杂环（2，2，2）辛烷）属于什么点群？2.8 PtCl42－属于什么点群？画出它的结构，标出各类操作元素（每类只标一个）。
2.9 已知下列分子（离子）所属的点群，画出它们的结构：（1）B（OH）3（C3h）；（2）Cr（en）33＋（D3）；（3）Co（gly）3（C3）；（4）Mn2（CO）10（D4d）；（5）（H2C=C=CH2）（D2d）。
2.10画出MA2B2C2类型的八面体配合物的所有几何异构体的结构式；指出每种异构体所属的点群；辨别出不对称的异构体。
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普化无机试卷（分子结构和对称性）
一、填空题
1. (1801)
ClO 2F 的结构是 ，其点群是 。
2. (1802)
用VSEPR 理论判断H 2Se 和H 3O +的结构和点群分别是H 2Se 和H 3O + 。
3. (1804)
如果金属三羰基化合物分别具有C 3v 、D 3h 和C s 对称性，其中每一种在IR 光谱中的CO 伸缩振动谱带数各有 ， 和 个。
4. (1806)
PF 5分子和SO 32
-离子的对称群（若有必要，可利用VSEPR 理论确定几何形状）分别是 和 。
5. (1807)
NH 4+中的C 3轴有 个，各沿 方向。
6. (1808)
二茂钌分子是五角棱柱形，Ru 原子夹在两个C 5H 5环之间。
该分子属 点群， 极性（有、无）。
7. (1809)
CH 3CH 3具有S 6轴的构象是 。
8. (1813)
(H 3Si)3N 和(H 3C)3N 的结构分别是 和 ，原因是 。
9. (1814)
下列分子（或离子）具有反演中心的是 ，具有S 4轴的是 。
(1) CO 2，(2) C 2H 2，(3) BF 3，(4) SO 42
-
10. (1815)
平面三角形分子BF 3，四面体SO 42
-离子的点群分别是 和 。
11. (1817)
确定下列分子或离子的点群：
(1) CO 32
- ；(2) SiF 4 ；(3) HCN ；
(4) SiFClBrI
12. (1818)
(1) 手性的对称性判据是 。
(2) NH2Cl，CO32-，SiF4，HCN，SiFClBrI，BrF4-中具有光学活性的是。
13. (1822)
分子中的键角受多种因素的影响，归纳这些因素并解释下列现象。
OF2< H2O AsF3 > AsH3
101.5︒104.5︒96.2︒91.8︒
14. (1829)
配离子[Cr(ox)3]3-(其中ox代表草酸根[O2CCO2]2-)的结构属于D3群。
该分子(是、否)为手性分子。
因为。
二、问答题
15. (1800)
绘出或写出AsF5及其与F-形成的配合物的分子形状（若需要，可使用VSEPR理论），并指出其点群。
16. (1803)
有关O2配位作用的讨论中认定氧有O2、O2-和O22-等三种形式。
试根据O2的分子轨
道能级图，讨论这些物种作为配体时的键级、键长和净自旋。
17. (1805)
已知N、F、H的电负性值分别为3.04、3.98和2.20，键的极性是N—F大于N—H，但分子的极性却是NH3 >NF3，试加以解释。
18. (1810)
(一) 试说明哪些对称元素的存在使分子没有偶极矩？
(二) 用对称性判断确定下列分子（或离子）中哪些有极性。
(1) NH2Cl，(2) CO32-，(3) SiF4，(4) HCN，(5) SiFClBrI，(6) BrF4-
19. (1811)
长久以来，人们认为H2与I2的反应是典型的双分子反应：H2和I2通过侧向碰撞形成一个梯形活化配合物，然后I—I键、H—H键断裂，H—I键生成。
请从对称性出发，分析这种机理是否合理。
20. (1812)
画出或用文字描述下列分子中对称元素的草图：
(1) NH3分子的C3轴和σv对称面；
(2) 平面正方形[PtCl4]2-离子的C4轴和σh对称面。
21. (1816)
确定下列原子轨道的对称元素：
轨道。
(1) s轨道；(2) p轨道；(3) d xy轨道；(4) d
z2
22. (1819)
H2O和NH3各有什么对称元素？分别属于什么点群？
23. (1820)
左图为AH 2型小分子（或离子）的Walsh 图，请按照Walsh 图预计具有1 ~ 2、3 ~ 4、5 ~ 6、7 ~ 8、9 ~ 10个电子的AH 2型分子（或离子）的空间构型。
24. (1821)
二茂铁分子的一种构象是反五角棱柱，该分子 （是、否）为极性分子。
25. (1823)
根据XH 2分子的Walsh 图预言H 2O 的形状。
1b 1 1b 2
2a 1 1a 1
键角φ 90︒ 180︒ πu σu
σg
能量
26. (1824)
通常Ni 不易被氧化为Ni 3+，但Ni(C 5H 5)2中的Ni 2+却容易氧化为Ni 3+，请阐述理由。
27. (1825)
判断下列原子轨道或分子轨道的奇偶性：s ，p ，d ，f ，σ，σ*，π，π*，δ
28. (1826)
用VSEPR 理论预言下列分子或离子的结构，并写出它们所属的点群。
(1) SnCl 2(g)，(2) ICl 2-，(3) ICl 4-，(4) GaCl 3，TeF 5-
29. (1827)
写出下列分子或离子所属点群。
(1) C 2H 4，(2) CO 32
-，(3) 反式—N 2F 2，(4) NO 2-，(5) B 2H 6， (6) HCN ，(7) Cr ，(8) Cl F
F F
(T 型)，(9) NO 3-，(10) ClO 4
- 30. (1828)
给出SO 3(单体)(a)和SO 3F -(b)的结构和点群。
2b 1
3a 1
1b 1
1b 2
2a 1
1a 1
键角φ 90︒ 180︒ σu *
σg * πu σu σg 能 量。