ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы СРЕДНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОЛЕКУЛ L Энергия образования и строение молекул в классической теории из "Строение молекул" Структурная изомерия и таутомерия. Из сказанного выще совершенно ясно, что молекулы структурных изомеров (включая тау-томеры), отличающиеся формулой химического строения, всегда отличаются и их равновесной геометрической конфигурацией. Для иллюстрации на рис. 32 показаны равновесные конфигурации молекул н-бутана и изобутана, а на рис. 33 — молекул диметилового эфира (СНз)гО и этилового спирта С2Н5ОН, являющихся структурными изомерами. [c.198] Как видно из этих обозначений, среди девяти вариантов расположений замещающих групп вокруг осей Сг—Сг три расположения повторяются по два tgl и 1 , tg2 и g2t, g g2 и г ь Действительно, соответствующие поворотные изомеры, например tgl и glt, отличаются только порядком, в котором мы перебираем связи вида Сг—Сг, и поэтому тождественны. Таким образом, различных поворотных изомеров, согласно табл. (XVI, ), будет для молекулы к-пентана шесть. [c.200] Эти изомеры отличаются порядком следования (по кругу) атомов Р, С1, Вг, если смотреть по направлению С—Н. Соответствующие ядра молекул изомеров (XVI, 3) не могут быть все одновременно совмещены никакими поворотами и перемещениями этих молекул в пространстве. Таким образом, и молекулы оптических изомеров (XVI, 3) отличаются по равновесной геометрической конфигурации. Более сложные случаи оптической изомерии мы рассматривать не будет. Заметим только, что и во всех более сложных случаях оптической изомерии молекулы оптических изомеров всегда отличаются своей равновесной геометрической конфигурацией и их соответствующие ядра не могут быть совмещены ни при каких поворотах и перемещениях молекул в пространстве. [c.201] Другие виды изомерии. Помимо рассмотренных выше видов изомерии существуют и другие виды изомерии, например син-анти-изомерия соединений азота или изомерия молекул, содержащих четырехвалентный или шестивалентный атом платины Р1ХтУ (/п+ 4- = 4) или Р1Х, У (т -1- га = 6), и т. п. [c.201] С другой стороны, если две молекулы одинакового ядерного состава имеют точно одинаковую функцию потенциальной энергии и, следовательно, одинаковую равновесную конфигурацию ядер, то они должны быть одинаковы по строению (в частности, должны описываться одинаковыми формулами строения) и по всем их свойствам. Таким образом, в классической теории изомерия любого вида характеризуется различием в потенциальной энергии и равновесной реометрической конфигурации ядер изомерных молекул. [c.202] Одной из важнейших характеристик равновесной геометрической конфигурации молекулы является симметрия этой конфигурации. Для того чтобы определить точнее, что мы подразумеваем под симметрией молекулы (или симметрией ядерной конфигурации), необходимо ввести представление об операциях симметрии. Под операциями симметрии для молекулы подразумеваются операции отражения молекулы в плоскости, поворота молекулы как целого вокруг некоторой оси, отражения в центре или, наконец, вращения вокруг некоторой оси с последующим отражением в плоскости. Этим операциям симметрии соответствуют элементы симметрии— плоскости симметрии, оси симметрии, центр симметрии и зеркально-поворотные оси симметрии. Поясним характер этих элементов симметрии и сосй-ветствующих им операций на примерах простейших молекул, причем будем рассматривать только равновесную геометрическую конфигурацию ядер молекулы. [c.202] Ось симметрии -го порядка (обозначается С ). Осью симметрии -го порядка называется такая ось, при повороте вокруг которой на угол 360°/п)к молекула не изменяется (к = 0, 1,. ... .., п— 1). Рассмотренная выше молекула формальдегида помимо двух плоскостей симметрии имеет ось симметрии порядка Сг, проходящую через линию пересечения плоскостей симметрии (рис. 36,а). При повороте молекулы на 0° и на 360°/2 = 180° вокруг этой оси ядра углерода и кислорода остаются на своих местах, а ядра водорода Н меняются местами (при повороте на 180°), что не связано с какими-либо изменениями в строении и свойствах молекулы. [c.203] Молекулы могут иметь ось симметрии следующих порядков 1, 2, 3, 4, 5, 6 и оо. Возможные углы поворота молекулы, соответствующие этим осям, при которых молекула не изменяется, приведены в табл. 16. [c.203] Центр симметрии (обозначается г). Центром симметрии называется такая точка, при отражении в которой молекула не меняется. Например, молекула этилена имеет центр симметрии на середине расстояния между ядрами углерода (рис. 36, в). Действительно, при отражении в этой точке ядра углерода меняются местами и соответствующие ядра водорода также меняются местами, что не приводит к изменению в строении и свойствах молекулы. [c.204] Зеркально-поворотная ось симметрии п-го порядка (обозначается 5 ). Зеркально-поворотной осью симметрии п-го порядка называется такая ось, при повороте вокруг которой на углы 360°1п)к (к = 0,. ... п —1) и отражении в плоскости, перпендикулярной этой оси, молекула не изменяется. Например, для шахматной коцфигурации молекулы этана имеется зеркально-поворотная ось симметрии шестого порядка (рис. 37). [c.204] Группы симметрии. Все возможные сочетания элементов симметрии или операций, которые могут встречаться в молекулах, можно подразделить на строго определенное число групп симметрии. Следовательно, каждая молекула в соответствии с ее элемен-гами симметрии, т. е. теми операциями, при которых она не меняется, может быть отнесена к определенной группе симметрии. Примеры простейших групп симметрии и молекул, относящихся к этим группам, приведены в табл. 17. [c.205] Краснов К. С- и др. Молекулярные постоянные неорганических соединений Л., Химия , 1968, 251 с. [c.206] Различные молекулы в массе вещества могут иметь различнув энергию (поступательную, электронную, колебательную, враща тельную и т. д.). Однако при заданных физических условиях (тем пература, давление) будет существовать определенное среднее зна чение энергии для молекулы каждого рода. [c.208] Вернуться к основной статье