Симметрия кристаллов молекул

Форма и симметрия снежинок. Великолепная гексагональная симметрия кристаллов снега, фактически бесконечное разнообразие их форм и естественная красота делают их превосходными примерами симметричных образований. Чарующее впечатление от формы и симметрии снежинок выходит далеко за пределы научного интереса к их образованию, разнообразию и свойствам. Морфология снежинок определяется их внутренней структурой и внешними условиями их образования. Однако вызывает удивление тот факт, как малы нащи сведения о достоверном механизме образования снежинок. Безусловно, хорошо известно, что гексагональное размещение молекул воды, обусловленное водородными связями, ответственно за гексагональную симметрию снежинок. Но пока остается загадкой, почему имеется бесчисленное множество различных форм снежинок и почему даже ничтожные отклонения от основного мотива снежинки точно повторяются во всех шести направлениях. [c.42]

Основным условием оптической активности вещества (на молекулярном или кристаллическом уровнях) является то, чтобы структура данной молекулы или кристалла не была совместимой со своим зеркальным изображением. Это свойство непосредственно связано с конкретным типом симметрии молекул или кристалла. Только отсутствие центра, плоскости и переменных осей симметрии у молекулы или кристалла приводит к оптической активности последних. Молекулярные структуры обладающие оптической активностью, называются асимметрическими. Отсутствие у асимметричных молекул перечисленных элементов симметрии допускает существование энантиоморфных молекул, соотносящихся между собой как правая и левая рука. Второе условие оптической активности связано с количественным соотношением в смеси двух энантиоморфных молекул правых [О] и левых (Ь). Если в смеси присутствует одинаковое количество Ь- и О-форм данной молекулы, то никакого оптического вращения наблюдаться не будет. [c.35]

Кристаллическая решетка комплекса построена так, что молекулы карбамида лежат на поверхностях гексагональных призм элементарной решетки. Центра симметрии кристалл не имеет — он относится к классу симметрии Однако он обладает гексагональной осью симметрии. На винтовой линии, огибающей гексагональную элементарную ячейку, лежат одинаково ориентиро- [c.15]

Структура нашей книги проста. За небольшим по объему введением (гл. I) следует глава, в которой рассматриваются простейшие типы симметрии на примерах, взятых из химии и других областей. Затем на качественном уровне обсуждается геометрическое строение молекул (гл. 3). Положения теории групп (гл. 4) сформулированы так, чтобы стал понятен материал по колебаниям молекул (гл. 5), электронному строению (гл. 6) и химическим реакциям (гл. 7). Пространственным группам симметрии и симметрии кристаллов посвящены соответственно гл. 8 и 9. [c.9]

В непосредственной взаимосвязи с локальной симметрией находится трансляционная симметрия, которая указывает на пространственную природу симметрии структурного образования. Аналогично перемещению составляющих молекулы на микроуровне можно представить операции симметрии, связанные с перемещением элементов структуры структурного образования. Важнейшими из указанных операций симметрии являются простая трансляция, винтовая ось, плоскость скольжения. Еще раз отметим необходимость четкого представления особенностей симметрии кристаллов чистых веществ, заключающейся в закономерностях атомного строения, внешней формы и физических свойств кристаллов. Симметрия свойств кристалла обусловлена симметрией его строения. Кристалл может быть совмещен с самим собой путем поворотов, отражений, трансляций — параллельных переносов и других преобразований симметрии, а также комбинаций этих преобразований. [c.184]

Рассмотрим некоторые графы, которые используются для описания структуры кристаллов. Базисное множество в этом случае образуют либо нейтральные атомы (в ковалентных кристаллах), либо ионы (в ионных кристаллах), либо отдельные молекулы (в молекулярных кристаллах), либо группы молекул. Каждому элементу базисного множества ставится в соответствие вершина. Определяются ближайшие соседи (первая координационная сфера). Две вершины считаются смежными, если соответствующий одной из них элемент базисного множества лежит в первой координационной сфере другого элемента. Такой подход дает возможность абстрагироваться от деталей строения элементов базисного множества, которое может быть достаточно сложным, и изучать неметрические свойства кристаллов, определяемые лишь отношением ближайшего соседства. На этом пути появляются графы с бесконечным числом вершин самой разной природы. Их геометрическую реализацию в трехмерном пространстве, называемую в дальнейшем решеткой, обычно выполняют таким образом, чтобы сохранились основные свойства симметрии кристаллов. [c.42]

Различия в морфологической симметрии кристаллов ацетанилида и -хлорацетанилида проистекают из их внутренней структуры, которая характеризуется разным расположением молекул, показанным на рис. 2-54, а,6 [31]. Молекулы ацетанилида встречаются парами, и обе [c.64]

Молекулы являются конечными образованиями в описании их симметрии присутствует по крайней мере особая точка. По этой причине к ним вполне применимы точечные группы. Для молекул не существует никакого внутреннего ограничения, налагаемого на их симметрию. В отличие от этого на симметрию кристаллов налагаются строгие ограничения, о чем будет сказано позже. Это объясняется тем, что молекулы в иерархии структур занимают более фундаментальный уровень, чем кристаллы. В частности, многие кристаллы построены из молекул. [c.93]

Хотя слово кристалл в повседневном употреблении является почти синонимом симметрии, важно знать, что существуют строгие ограничения, налагаемые на симметрию кристаллов. В то время как в принципе не существует ограничений числа классов симметрии молекул, не так обстоит дело для кристаллов. Что касается формы, то все кристаллы принадлежат к одному из 32 классов симметрии, возможных для кристаллов. Их также называют кристаллографическими точечными группами. На рис. 9-9, а и б приведены примеры точечных групп реальных минералов и соответствующие стереографические проекции элементов симметрии. [c.411]

Л.2.2. Плотнейшие молекулярные упаковки. С помощью геометрической модели Китайгородский [I, 43] рассмотрел соотношение между плотностью упаковки и симметрией кристалла. Он нашел, что реальные структуры всегда будут среди структур, имеющих плотнейшую упаковку. Прежде всего он установил симметрию тех двумерных слоев, которые допускают в плоскости координационное число 6 при произвольном наклоне молекул по отношению к осям элементарной ячейки слоя. В общем случае для молекул произвольной формы существует только два типа таких слоев. Один тип слоев построен на косоугольной сетке, имеющей центры инверсии другой, с прямоугольной ячейкой, построен под действием трансляции и параллельной ей винтовой оси второго порядка. Затем отбирались пространственные группы, для которых такие слои возможны. Этот подход представляет значительный интерес, поскольку он позволяет выяснить, почему несколько пространственных групп широко распространены среди кристаллов, тогда как большая часть из 230 групп почти никогда не встречается. [c.459]

Из равенства (7.17) видно, что так как —элемент группы, то каждая группа должна содержать тождественную операцию Е. Группы симметрии молекул называют точечными группами, потому что все элементы симметрии, которыми может обладать молекула, т. е. центр симметрии, оси симметрии, зеркально-поворотные оси или плоскости симметрии, имеют по крайней мере одну общую точку пересечения. Важный класс групп, которые не обладают этим свойством, составляют группы, описывающие симметрию кристаллов. Их называют пространственными груп-пами. Они будут кратко рассмотрены в гл. 10. [c.143]

Взаимодействие К. м. ядра с электрич. полем кристалла или молекулы приводит к появлению различных по энергии состояний ядра, соответствующих разл. ориентации ядерного спина относительно осей симметрии кристалла или молекулы. Число разрешенных ядерных ориентаций определяется ядерным магн. моментом, связанным со спином ядра, и равно 21 + , где /-спиновое квантовое число ядра (см. Ядро атомное). Низший по энергии уровень отвечает такой ориентации ядра, при к-рой положит, заряд на сплюснутом или вытянутом ядре располагается ближе всего к наиб, плотности отрицат. заряда в электронном окружении этого ядра. Резонансное поглощение энергии [c.361]

Чтобы понять, как определять строение кристаллов, нужно разобраться в основных представлениях геометрии кристаллов и методах, при помощи которых можно отличить симметрию твердых тел от симметрии индивидуальных молекул, обсуждаемой в гл. 13. Трехмерная структура простых твердых тел в основном определяется размерами атомов и способами их упаковки. [c.563]

При обсуждении симметрии молекул в гл. 13 отмечалось, что в принципе имеется бесконечное число точечных групп. Соверщенные кристаллы (кристаллы, выросшие в симметричном окружении) могут быть классифицированы по точечным группам, однако из-за ограничения кристаллических решеток осями вращения 1, 2, 3, 4 и 6, обсужденного в предыдущем разделе, кристалл должен принадлежать к одной из 32 кристаллографических точечных групп. Другими словами, только 32 точечные группы возникают при комбинации собственного и несобственного вращения 1-, 2-, 3-, 4-и 6-го порядков. Хотя может показаться, что симметрия кристаллов является более сложной, чем 32 кристаллографические точечные группы, на самом деле симметрия реального кристалла описывается одной из этих групп. Кристаллографы определили это еще в XIX в. 32 кристаллографические точечные группы называются также 32 классами кристаллов. Некоторые формы кристаллов могут возникнуть из одного-единственного класса кристаллов, так что эти характеристические формы можно непосредственно отождествлять с точечной группой. [c.568]

Симметрия кристалла может очень сильно отличаться от симметрии молекулы в кристалле. Если элементарная ячейка включает две несимметричные молекулы, то кристалл может иметь одну или более осей второго порядка. Если в элементарной ячейке содержится большее число молекул, то можно получить также более высокую симметрию, даже если сама молекула несимметрична. И наоборот, симметричные молекулы могут кристаллизоваться в решетки более низкой симметрии. [c.570]

Симметрия кристалла нередко однозначно определяет не только Z, но и, как следствие, собственную симметрию молекулы в кристалле. [c.354]

Молекулы алифатических соединений совершают тепловые колебания вокруг оси с. Вблизи температур плавления осуществляется вращение молекул. Тогда симметрия кристаллов вместо ромбической становится гексагональной. [c.361]

У кристаллов, совокупность всех преобразований симметрии (поворотов, отражений и др. элементов симметрии), совмещающих данный кристалл с самим собой при сохранении хотя бы неподвижной одной точки — центра симметрии. См. симметрия кристаллов. 2. У молекул та же совокупность, где объектом вместо кристаллов выступают молекулы в-ва. [c.213]

Внешняя форма кристалла обязательно связана с расположением атомов, молекул или ионов. Основной принцип состоит в том, что внешние грани кристалла определяются, как правило, теми плоскостями кристалла, которые наиболее заселены атомами. Так, напрнмер, в кубической решетке такими плоскостями являются плоскости, перпендикулярные друг другу, так что для кристалла наиболее вероятны грани, составляюш,не друг с другом прямые углы, и кубическая симметрия. Большое число атомов содержит также плоскости, срезающие главные плоскости под углами в 45 и поэтому ребра и вершины куба могут быть срезаны так, что образуются октаэдры и другие аналогичные формы. Менее вероятно, что грани кристалла образуются плоскостями, составляющими иные углы с главными плоскостями, поскольку такие плоскости содержат гораздо меньше атомов. Если основное расположение атомов — гексагональное, внешняя кристаллическая форма также является гексагональной. Для двумерных решеток эти выводы иллюстрируются рис. 72. Симметрия кристаллов будет рассмотрена в дальнейшем на стр. 307. [c.257]

Но само по себе указание федоровской группы еще не характеризует расположение молекул даже в общих чертах. Каждой из таких групп соответствует определенный набор систем эквивалентных позиций (орбит), и каждая из орбит характеризуется точечной группой, описывающей симметрию позиции. Молекулы в кристалле занимают одну или несколько орбит с одинаковой или разной точечной симметрией. [c.141]

Плотная упаковка молекул в кристалле и местная симметрия кристалла приводят к тому, что молекула бензола из всех своих элементов симметрии сохраняет только центр инверсии [19]. Согласно данным Кокса [17], длины С — С связей молекулы бензола в кристалле действительно не все одинаковы, и симметрия ее равна С, = I (рис. 2. 2) . [c.38]

Помимо серии М, в спектре имеются сравнительно сильные полосы, образующие серию К. Эта серия содержит резко поляризованные полосы поглощения, которые присутствуют либо только в некоторых компонентах спектра, либо их относительная интенсивность в отдельных компонентах резко повышена. Первая группа этой серии К расположена в области теоретического значения частоты чисто электронного перехода, и ее полосы поэтому могут быть интерпретированы как компоненты 0-0 перехода, разрешенного в поле кристалла, поскольку симметрия кристалла ниже симметрии молекулы, и соответствующий запрет снимается. Подробная систематика полос поглощения спектра кристалла может быть почерпнута из рис. 2. 10 и табл. 2. 6. [c.54]

С-ПОЛОС и отсутствие поглощения (или его малая интенсивность) при поляризации света вдоль оси Ь кристалла (см. выше), свидетельствует о том, что местная симметрия кристалла в области, где расположена молекула, близка к С,п [33]. [c.77]

Симметрия свободной молекулы бензола однако в кристалле согласно рентгенографическим исследованиям имеются небольшие отклонения от этой высокой симметрии [17]. Различия в величинах междуатомных расстояний и углов при вершинах шестиугольного каркаса снижают симметрию молекулы в кристалле до Сгй- Некомпланарность углеродных атомов, отмеченная на рис. 1. 2 знаками плюс и минус, приводит к исчезновению еще нескольких элементов симметрии. В результате в кристалле симметрия молекулы бензола соответствует точечной группе С,-. Разница в величине междуатомных расстояний составляет 0,0005 нм, а в углах— Г 14, что соответствует 0,4 и 0,8%. Некомпланарность атомов вызвана их смещением из плоскости на 0,00013 нм. Чтобы снять запрет по симметрии с перехода в молекуле, относящейся к группе Лцй, достаточно перейти к симметрии С Ук- При этом изменения длин связей и углов на 0,4—0,8% достаточно, как это следует из эксперимента, для разрешения прежде запрещенных переходов, которые проявляются с заметной интенсивностью. Значительно более слабые искажения, понижающие симметрию до Сг, будут воздействовать на структуру и интенсивность уже разрешенного перехода. [c.77]

Исследуем, наконец, связь между симметрией молекулы и симметрией кристалла. Молекула Н0С1, которую мы неоднократно использовали в качестве примера, не имеет никаких элементов симметрии в плоскости. Можно ли заключить отсюда, что она должна кристаллизоваться (все еще в гипотетическом плоском кристалле) в решетку, не имеющую никакой симметрии, т. е. плоскую группу р1, изображенную на рис. 97 Мы уже видели, что ответ должен быть отрицательным. На рис. 96 показано, как эти молекулы [c.186]

Многие св-ва молекул (напр., полярность, хиральиость) непосредственно зависят от их симметрии. вХохштрассер Р., Молекулярные аспекты симметрии, пер. с англ.. М., 1968. См. также лит. к ст. Симметрия кристаллов. П. М. Зоркий. СИММОНСА — СМИТА РЕАКЦИЯ, получение цикло- [c.527]

Если форма молекулы не позволяет коэффициенту молекулярной упаковки иметь значение больше 0,6, то при понижении температуры вещество застекловывается. Также было замечено, что морфотропные изменения, связанные с потерей симметрии, приводят к увеличению плотности упаковки. Сравнение сходных молекулярных кристаллов показывает, что иногда уменьшение симметрии кристаллов сопровож- [c.458]

Примеры включают множество кристаллов, в которых атомы одного и того же элемента, н притом в одинаковой степени окнс-лення, п.чеют как тетраэдрическую, так и октаэдрическую координации (как отмечено в гл. о) или плоскую и тетраэдрическую координации в случае Сп(П) (разд. 25.7.1) или Ni (II) (разд. 27.8.1). Во-вторых, еслн молекула (или комплексный ион) находится в одной из частных позиций, она должна обладать точечной сим1метрией этой иозицин. Молекула, лежащая на плоскости симметрии, должна иметь плоскость симметрии, а молекула, центр которой располагается па пересечении двух плоскостей симметрии, должна обладать двумя взаимно перпендикулярными плоскостями симметрии. Поэтому, если можно показать, что молекула располагается именно в такой позиции, то это является доказательством соответствующей собственной симметрии молекулы. (Например, если в элементарной ячейке, показанной на рис. 2.13, содержится только одна молекула, о чем можно судить по плотности кристалла, то молекула должна обладать двумя взаимно перпендикулярными плоскостями симметрии.) Конечно, такое заключение несостоятельно, если возможны произвольная ориентация илн свободное вращение молекул. Кроме того, су- [c.67]

Основные научные работы посвящены изучению структуры молекул методом спектроскопии. Изучал структуру и спектры молекулярных кристаллов, структуру ударной волны, очень быстрые химические реакции, происходящие при высоких температурах, явления взрыва. Исследовал эффект слабого взаимодействия в молекулярных кристаллах и корреляцию между симметрией свободной молекулы, локальной симметрией молекулы и симметрией кристалла. Разработал метод изоморфного замещения. Изучал кинетику диссоциации двухатомных и простых полиатомных молекул под действием ударной волиы при высоких температурах. Использовал комбинацию метода ударной волны и импульсного фотолиза для определения скорости рекомбинации атомов при очень высоких температурах. [c.545]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология