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群論の赤外分光法への応用

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群論は、赤外活性振動モードなどのプロパティに分子の対称性を接続する数学的モデルです。

すべての分子は、ポイント グループ、すべての対称要素固定小数点に関して分子の存在を説明すると分類できます。

群論と呼ばれる文字テーブル、その振動モードとその他の重要な特性に及ぼす分子の対称性を予測するための特別なテーブルを提供します。

このビデオがグループ理論の基本原則を論議、合成とキャラクタリゼーション Mo(CO)4[P(OPh)3]2の異性体のための手順を示すし、のグループの理論のいくつかのアプリケーションをご紹介化学。

分子の対称性では、分子の区別できない構成について説明します。それらの間の変換は、1 つ以上の対称要素に関して発生する対称操作、呼び出されます。

5 つの対称要素が適切、不適切な回転軸、ミラー面に反転、およびアイデンティティの中心。すべての分子が、 identity要素またはE、変化なしが発生します。

ミラー平面σ, ラベルは、同一の開始と終了の構成と反射面。分子は、1 つ以上のミラー平面があります。反転の中心、私は、ラベルは、すべての原子を反映するポイントです。

適切な回転軸です分子回転と同じ構成にします。Cn、 nは 360 回転の角度で割った値が表示されます。

Sn、ラベル、不適切な回転軸は中心となる軸分子が回転し、垂直ミラー平面を反映します。分子は、2 つ以上の自転軸があります。最高n軸は、主軸。

分子は、ポイントを使用して対称ツリー分子の分類に必要な対称操作を識別するグループに割り当てられます。

たとえば、BF3は非線型。それはない n 2 よりも大きいと、少なくとも 2 つの軸があります。それは、少なくとも 1 つの回転軸。その主軸はC3です。その主軸とその主軸に垂直なミラー平面に垂直な3 Cの2軸があります。従って、三ふっ化ほう素は、 D3 hポイント グループに属する。

各ポイント グループの本質的な対称操作文字テーブルがあります。各行は、操作は、対応する原子軌道と直線運動の既約表現を含んだ。

簡約表現は、分子特性に影響を与えるこれらの対称操作を評価することで生成されます。還元この表現は、貢献の既約表現を提供します。

2その IR スペクトル赤外活性モードの数を比較する予測によって各異性体 Mo(CO)4[P(OPh)3] の異性体を合成の手順見ていきましょう、グループ理論の原理を理解しています。グループ理論。

手順を開始するには、Schlenk ライン出口を閉じて N2ガスの流れを開始します。

どちらもcisもトランス異性体は直線で、どちらも 2 以上の注文で 2 つ以上の回転軸を持っています。両方は、少なくとも 1 つの回転の軸があります。シス・トランス異性体の主軸は、それぞれC2とC4、です。

それは垂直ミラー平面を持ってもcis異性体はそのC2軸に垂直な 2 つのCの2軸を持っていません。そのポイント グループはC2 vC2軸を含む 2 つのミラー面があります。トランス異性体は、そのポイントのグループはD4 hと 4 C2軸とそのC4軸に垂直な鏡。

CO ストレッチの次に、還元の表現は各対称操作を分子に適用して空間上の位置を変更しないでください C O ストレッチを数えることによって生成されます。

C2 vテーブルには 4 つの操作: アイデンティティ、 C2回転、およびCの2軸を含む 2 つのミラー面を反射します。アイデンティティの操作ですべての 4 つの双極子モーメントは場所に残っています。すべての 4 つの双極子モーメントは、 C2回転後別のポジションを取る。2 つの双極子モーメントは、各反射の同じ位置に残ります。

還元公式簡約表現で各既約表現の係数を計算します。ポイント グループの順序は、対称操作の数です。クラスは、対称操作の種類です。ここでは、各クラス内の操作の数は、1 文字表から省略される伝統的です。

文字は、特定のクラスの表現に対応する値です。還元公式を適用すると、2 回の 1 つ発生すると、3 つの既約表現が見つかった。これらの表現は、4 つの IR アクティブ C O ストレッチと一貫性のある、 x y、またはz軸として変換します。

同じ手法を使用して、1 つの IR アクティブ C O ストレッチにトランス異性体が発見されました。モリブデン製品の IR スペクトルは、2046、1958 年、および 1942 cm-1でピークを持っています。高解像度データを 4 C O ストレッチを観察する可能性があります。得られた IR に基づいて、1 つは分離 Mo(CO)4[P(OPh)3]2複雑なcis異性体であると考えられます。

群論は、有機・無機化学で広く使用されます。いくつかの例を見てみましょう。

ラマン分光法は、分子の電子雲の分極率の変化を伴う分子の振動を検出します。CO2の対称ストレッチ双極子モーメントは変更されません、したがって IR アクティブではありません。ただし、電子核から離れはラマン活性ストレッチを作る、分極率を変更します。群論は、赤外活性モードを識別するために使用同じ一般的な方法に従うことによってラマン活性振動モードを識別できます。

分子軌道理論、または MO 理論は、分子内の結合を記述するために使用モデルです。2 つの原子の原子軌道を加減算する単純な diatomics の分子軌道図の形成に します。

遷移金属錯体のモーメント図を生成するため科学者は、群論を使用して外側の原子または有機配位子を表す原子軌道の線形結合の対称性適応を生成します。これは配位子の原子軌道の簡約表現を生成し、既約表現にこれを減らす行われます。

金属センターと対称性適応線形結合の対称性の表現は、図で比較されます。このモデルで同じ対称性軌道は形態 2 の分子軌道に重なり合っています。

ゼウスの群論入門を見てきただけ。あなたはず分子対称性の基本原則に精通しているポイント グループ分子と有機・無機化学で群論を使用する方法の例をいくつかを見つけることです。見てくれてありがとう!

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