Prezentace na téma "symetrie v chemii". Symetrie v chemii

Symetrie (v chemii)

Symetrie v širokém slova smyslu - korespondence, neměnnost

Symetrie v chemii se projevuje v geometrické konfiguraci molekul, která ovlivňuje specifické fyzikální a chemické vlastnosti molekul v izolovaném stavu, ve vnějším poli a při interakci s jinými atomy a molekulami.

Většina jednoduchých molekul má prvky prostorové symetrie rovnovážné konfigurace: osy symetrie, roviny symetrie atd. (viz Symetrie v matematice). Molekula amoniaku NH 3 má tedy symetrii pravidelného trojúhelníkového jehlanu, molekula metanu CH 4 má symetrii čtyřstěnu. U komplexních molekul symetrie rovnovážné konfigurace jako celku zpravidla chybí, ale symetrie jejích jednotlivých fragmentů je přibližně zachována (lokální symetrie). Nejúplnějšího popisu symetrie jak rovnovážných, tak nerovnovážných konfigurací molekul je dosaženo na základě představ o tzv. dynamické skupiny symetrie - skupiny, které zahrnují nejen operace prostorové symetrie jaderné konfigurace, ale také operace přeskupování identických jader v různých konfiguracích. Například dynamická skupina symetrie pro molekulu NH 3 zahrnuje také inverzní operaci této molekuly: přechod atomu N z jedné strany roviny tvořené atomy H na jeho druhou stranu.

Symetrie rovnovážné konfigurace jader v molekule znamená určitou symetrii vlnových funkcí (hodnota, která zcela popisuje stav mokrého předmětu, například: elektron, proton, atom) různých stavů tohoto molekula, což umožňuje klasifikovat stavy podle typů symetrie. Přechod mezi dvěma stavy spojenými s absorpcí nebo emisí světla, v závislosti na typech symetrie stavů, se může buď objevit v molekulárním spektru, nebo být zakázán, takže čára nebo pás odpovídající tomuto přechodu bude v molekule chybět. spektrum. Typy symetrie stavů, mezi kterými jsou možné přechody, ovlivňují intenzitu čar a pásem a také jejich polarizaci. Například v homonukleárních dvouatomových molekulách jsou přechody mezi elektronovými stavy stejné parity, jejichž elektronické vlnové funkce se během inverzní operace chovají stejně, zakázány a ve spektrech se neobjevují; v molekulách benzenu a podobných sloučeninách jsou zakázány přechody mezi nedegenerovanými elektronovými stavy stejného typu symetrie apod. Pravidla výběru symetrie jsou pro přechody mezi různými stavy doplněna selekčními pravidly spojenými se spinem (vlastní moment hybnosti elementárních částic, vnitřní moment hybnosti elementárních částic). který má kvantovou povahu a není spojen s pohybem částic jako celku) těchto stavů.

U molekul s paramagnetickými centry vede symetrie prostředí těchto center k určitému typu anizotropie g-faktoru (magnetic splitting factor), který ovlivňuje strukturu elektronových spekter paramagnetické rezonance (rezonanční absorpce elektromagnetické energie). Zatímco u molekul, jejichž atomová jádra mají nenulový spin, vede symetrie jednotlivých lokálních fragmentů k určitému typu energetického štěpení stavů s různými projekcemi jaderného spinu, což ovlivňuje strukturu spekter nukleární magnetické rezonance.

V přibližných přístupech kvantové chemie, s využitím myšlenky molekulárních orbitalů, je klasifikace podle symetrie možná nejen pro vlnovou funkci molekuly jako celku, ale také pro jednotlivé orbitaly. Pokud má rovnovážná konfigurace molekuly rovinu symetrie, ve které leží jádra, pak jsou všechny orbitaly této molekuly rozděleny do dvou tříd: symetrické (s) a antisymetrické (p) s ohledem na operaci odrazu v této rovině. Molekuly, ve kterých jsou nejvíce (energeticky) obsazené orbitaly p-orbitaly, tvoří specifické třídy nenasycených a konjugovaných sloučenin s vlastnostmi, které jsou pro ně charakteristické. Znalost lokální symetrie jednotlivých fragmentů molekul a molekulových orbitalů lokalizovaných na těchto fragmentech umožňuje posoudit, které fragmenty jsou snadněji excitovány a silněji se mění při chemických přeměnách, například při fotochemických reakcích.

Pojmy symetrie jsou důležité při teoretické analýze struktury komplexních sloučenin, jejich vlastností a chování v různých reakcích. Teorie krystalového pole a teorie pole ligandu stanoví relativní polohy obsazených a prázdných orbitalů komplexní sloučeniny na základě údajů o její symetrii, povaze a stupni štěpení energetických hladin při změně symetrie pole ligandu. Samotná znalost symetrie komplexu velmi často umožňuje kvalitativně posoudit jeho vlastnosti.V roce 1965 předložili P. Woodward a R. Hoffman princip zachování orbitální symetrie v chemických reakcích, který byl následně potvrzen rozsáhlým experimentálním materiálem a měl velký vliv na rozvoj preparativní organické chemie. Tento princip (Woodward-Hoffmanovo pravidlo) říká, že jednotlivé elementární akty chemických reakcí probíhají při zachování symetrie molekulárních orbitalů neboli orbitální symetrie. Čím více je symetrie orbitalů během elementárního děje narušena, tím je reakce obtížnější.

Zohlednění symetrie molekul je důležité při hledání a výběru látek používaných při tvorbě chemických laserů a molekulárních usměrňovačů, při konstrukci modelů organických supravodičů, při analýze karcinogenních a farmakologicky aktivních látek atd.

Snímek 2

Symetrie molekul DNA symetrie Biosymetrie Zrcadlová dvojčata O nás Symetrie ve všem: "Věděli jste?" Obsahové závěry

Snímek 3

Výraz „symetrie“ v řečtině znamená „proporcionalita, proporcionalita, jednotnost v uspořádání částí“. Co je symetrie ve světě chemie? Symetrie v chemii se projevuje v geometrické konfiguraci molekul. Většina jednoduchých molekul má prvky prostorové symetrie rovnovážné konfigurace: osy symetrie, roviny symetrie atd. Obvyklý způsob reprezentace molekul v organické chemii je strukturními vzorci. Symetrie molekul

Snímek 4

V roce 1810 D. Dalton, který chtěl svým posluchačům ukázat, jak se atomy spojují za vzniku chemických sloučenin, postavil dřevěné modely koulí a tyčí. Tyto modely se ukázaly jako vynikající vizuální pomůcky. Molekula vody a vodíku má rovinu symetrie (přímá svislá čára). Nic se nezmění, pokud vyměníte párové atomy v molekule; taková výměna je ekvivalentní operaci zrcadlového odrazu.Symetrie molekul

Snímek 5

Většina jednoduchých molekul má prvky prostorové symetrie rovnovážné konfigurace: osy symetrie, roviny symetrie atd. Molekula amoniaku NH3 má tedy symetrii pravidelného trojúhelníkového jehlanu, molekula metanu CH4 má symetrii čtyřstěnu. U komplexních molekul symetrie rovnovážné konfigurace jako celku zpravidla chybí, ale symetrie jejích jednotlivých fragmentů je přibližně zachována (lokální symetrie).

Snímek 6

V molekule methanu CH4 je atom uhlíku vázán na čtyři stejné atomy vodíku. Fyzikální rovnost všech čtyř vazeb mezi atomy uhlíku a vodíku je přirozeně v souladu s prostorovou strukturou molekuly metanu ve formě čtyřstěnu, na jehož vrcholu jsou atomy vodíku a uprostřed je atom uhlíku.

Snímek 7

Molekuly DNA (deoxyribonukleová kyselina) hrají ve světě živé přírody nesmírně důležitou roli Symetrie DNA Jedná se o dvouvláknový vysokomolekulární polymer, jehož monomerem jsou nukleotidy. Molekuly DNA mají strukturu dvoušroubovice postavenou na principu komplementarity

Snímek 8

Chemici již dlouho vědí, že otáčení šroubovice látky radikálně mění její vlastnosti (glukóza - fruktóza, penicilin - chloramfenikol atd.) Směr, kterým se šroubovice DNA otáčí, určuje, jak se život člověka vyvine (či ne). Čas plyne zleva doprava. Hemisféry mozku, jako kulové antény, jsou nasměrovány opačnými směry: jedna do minulosti, druhá do budoucnosti. symetrie DNA

Snímek 9

Ukazuje se, že moderní chemie zná látky, jejichž struktury jsou jakoby vzájemnými zrcadlovými antipody. Jejich chemické složení a struktura se ve všem navzájem kopírují, až na jednu věc: prostorová struktura molekul z nich dělá zrcadlová dvojčata. Navíc fyzikální a chemické vlastnosti takových zrcadlových dvojčat mohou být velmi odlišné a právě fenomén zrcadlové symetrie organických látek se mohl stát jedním z důvodů vzniku života na Zemi. Chirální molekuly, jako jsou aminokyseliny, jsou zrcadlově symetrické, jako levá a pravá ruka. Samotný pojem „chiralita“ pochází z řeckého slova „chiros“ – ruka.

Snímek 10

Ve 20. století se úsilím ruských vědců - V. Beklemiševa, V. Vernadského, V. Alpatova, G. Gause - vytvořil nový směr ve studiu symetrie - biosymetrie. Po studiu symetrií biostruktur na molekulární a nadmolekulární úrovni nám umožňuje předem určit možné varianty symetrie biologických objektů a striktně popsat vnější tvar a vnitřní strukturu jakýchkoli organismů. Symetrie virů

Snímek 11

Symetrie ve všem: "Věděli jste?"

Proč nám některé věci připadají krásné a jiné ne? Kolik typů symetrie existuje? Proč symetrie pomáhá lokalizovat ložiska?

Snímek 12

Christy Tarlinkton, supermodelka uznávaná jako jedna z nejkrásnějších žen na světě, věří, že za svůj úspěch jako modelka vděčí z velké části dokonalé symetrii svých rtů. Proporce a symetrie předmětu je vždy nezbytná pro naše zrakové vnímání, abychom mohli tento předmět považovat za krásný. Pro symetrii je zásadní rovnováha a poměr částí vzhledem k celku. Symetrické obrázky jsou příjemnější na pohled než ty asymetrické. Symetrie ve všem

Snímek 13

Symetrie obličeje závisí na správném poměru mužských a ženských pohlavních hormonů v lidském těle. Vědci přišli na to, že ženy se symetrickým obličejem jsou ženštější a muži zase mužnější než ti, kteří se takovou předností pochlubit nemohou. Symetrie obličeje

Snímek 14

závěry

Symetrie v chemii se projevuje v geometrické konfiguraci molekul, která ovlivňuje specifické fyzikální a chemické vlastnosti molekul. Zohlednění symetrie molekul je důležité při hledání a výběru látek používaných při tvorbě chemických laserů a molekulárních usměrňovačů, při konstrukci modelů organických supravodičů, při analýze karcinogenních a farmakologicky aktivních látek atd.

Snímek 15

Tvůrce:

Sedova Olga 8 "B", škola č. 1428 Učitel matematiky Suchacheva E.V. Olya

Zobrazit všechny snímky

Symetrie molekul
symetrie DNA
Dvojité zrcadlo
Biosymetrie
Symetrie ve všem:
"Víš?"
závěry
O nás

Symetrie ve všem: "Věděli jste?"

závěry

Tvůrce:

"Úvod do stereometrie" - Rovina. Postavy. Časopis "Kvant". Školní geometrie. Mnohostěn. Planimetrie. Stereometrie -. Mobilní obydlí indiánů se nazývají týpí. Geometrické znalosti pomohly. Shrnutí lekce. Přeložme to do řeči čtverců. Byly aplikovány geometrické znalosti. Těla. Vezměme si 6 zápasů. Aritmetický. Křížovka.

„Geometrie „Pyramida“ 10. třída“ - Osoba, která byla v pyramidě, získá imunitu. V pyramidě jsou určité paprsky. Viskozita oleje ve formacích. Výsledky experimentů a pozorování. Dopad řešení z pyramidy. Bertrand Russell. Studium tvarového efektu. Good A.E. Kolem řady vězeňských ústavů (vězení) byly položeny kamenné prsteny. Pyramidy. Vliv živých organismů v pyramidě. Tajemství a záhady egyptských pyramid.

"Aplikace pravidelných mnohostěnů" - Skupina "Historici". Eulerova věta. Euklides. Teorie mnohostěnů. Platón. Kepler. Mnohostěny v přírodě. Použití v životě. Svět pravidelných mnohostěnů. Historie vzniku pravidelných mnohostěnů. Mnohostěny v architektuře. Mnohostěny v matematice. Mnohostěny v umění. Závěr. Archimedes. Vztah mezi „zlatým řezem“ a původem mnohostěnů. Zlatý řez ve dvanáctistěnech a dvacetistěnech.

"Prvky pyramidy" - Zájem. Historické informace o pyramidách. Největší pyramidy. Pyramidy. Základní prvky pyramid. Úkol. Menkaureova pyramida. Boční plocha povrchu. Cheopsova pyramida. Khafreova pyramida. Mnohostěn.

Geometrie „Symetrie v prostoru“ - Role symetrie ve světě. Tvar sněhové vločky. Symetrie v prostoru. Molekula amoniaku. Symetrie v chemii. Bod O je středem symetrie. Osová symetrie. Symetrie v biologii. Zrcadlová symetrie. Asymetrie. Co je symetrie. Středová symetrie. Střed symetrie. Symetrie v umění.

„„Paralelnost rovin“ stupeň 10“ – Najděte vzájemnou polohu čar. Přímky aab protínající se v bodě M. Dokažte, že roviny MEP a ABC jsou rovnoběžné. Protínající se přímky m a n roviny jsou rovnoběžné s rovinou. Přímka A protíná roviny. Roviny A1B1C1 a A2B2C2 jsou rovnoběžné. Vlastnost rovnoběžných rovin. Znak rovnoběžnosti dvou rovin. Úseky rovnoběžných čar. Rovnoběžnost. Konce segmentů AB a CD leží na rovnoběžných rovinách.

Symetrie (v chemii) Symetrie v chemii se projevuje geometrickou konfigurací molekul, která ovlivňuje specifické fyzikální a chemické vlastnosti molekul v izolovaném stavu, ve vnějším poli a při interakci s jinými atomy a molekulami.

Většina jednoduchých molekul má prvky prostorové symetrie rovnovážné konfigurace: osy symetrie, roviny symetrie atd. (viz. Symetrie v matematice). Molekula amoniaku NH3 má tedy symetrii pravidelného trojúhelníkového jehlanu, molekula metanu CH4 má symetrii čtyřstěnu. U komplexních molekul symetrie rovnovážné konfigurace jako celku zpravidla chybí, ale symetrie jejích jednotlivých fragmentů je přibližně zachována (lokální symetrie). Nejúplnějšího popisu symetrie jak rovnovážných, tak nerovnovážných konfigurací molekul je dosaženo na základě představ o tzv. dynamické skupiny symetrie - skupiny, které zahrnují nejen operace prostorové symetrie jaderné konfigurace, ale také operace přeskupování identických jader v různých konfiguracích. Například dynamická skupina symetrie pro molekulu NH3 také zahrnuje inverzní operaci této molekuly: přechod atomu N z jedné strany roviny tvořené atomy H na její druhou stranu.

Symetrie rovnovážné konfigurace jader v molekule znamená určitou symetrii vlnové funkce různé stavy této molekuly, což umožňuje klasifikovat stavy podle typů symetrie. Přechod mezi dvěma stavy spojenými s absorpcí nebo emisí světla, v závislosti na typech symetrie stavů, se může projevit buď molekulové spektrum, nebo být zakázáno, takže čára nebo pásmo odpovídající tomuto přechodu bude ve spektru chybět. Typy symetrie stavů, mezi kterými jsou možné přechody, ovlivňují intenzitu čar a pásem a také jejich polarizaci. Například v homonukleárních dvouatomových molekulách jsou přechody mezi elektronovými stavy stejné parity, jejichž elektronické vlnové funkce se během inverzní operace chovají stejně, zakázány a ve spektrech se neobjevují; v molekulách benzenu a podobných sloučenin jsou zakázány přechody mezi nedegenerovanými elektronovými stavy stejného typu symetrie atd. Pravidla výběru symetrie jsou doplněna pro přechody mezi různými stavy o selekční pravidla spojená s roztočit tyto státy.

U molekul s paramagnetickými centry vede symetrie prostředí těchto center k určitému typu anizotropie g faktoru ( Landeho multiplikátor), což ovlivňuje strukturu spekter elektronová paramagnetická rezonance, kdežto u molekul, jejichž atomová jádra mají nenulový spin, vede symetrie jednotlivých lokálních fragmentů k určitému typu energetického štěpení stavů s různými projekcemi jaderného spinu, což ovlivňuje strukturu spekter. nukleární magnetická rezonance.

V přibližných přístupech kvantové chemie, s využitím myšlenky molekulárních orbitalů, je klasifikace podle symetrie možná nejen pro vlnovou funkci molekuly jako celku, ale také pro jednotlivé orbitaly. Pokud má rovnovážná konfigurace molekuly rovinu symetrie, ve které leží jádra, pak jsou všechny orbitaly této molekuly rozděleny do dvou tříd: symetrické (s) a antisymetrické (p) s ohledem na operaci odrazu v této rovině. Molekuly, ve kterých jsou nejvíce (energeticky) obsazené orbitaly p-orbitaly, tvoří specifické třídy nenasycených a konjugovaných sloučenin s vlastnostmi, které jsou pro ně charakteristické. Znalost lokální symetrie jednotlivých fragmentů molekul a molekulových orbitalů lokalizovaných na těchto fragmentech umožňuje posoudit, které fragmenty jsou snadněji excitovány a silněji se mění při chemických přeměnách, např. při fotochemických reakcích.

Pojmy symetrie jsou důležité při teoretické analýze struktury komplexních sloučenin, jejich vlastností a chování v různých reakcích. Teorie krystalového pole a teorie pole ligandu stanoví relativní polohy obsazených a prázdných orbitalů komplexní sloučeniny na základě údajů o její symetrii, povaze a stupni štěpení energetických hladin při změně symetrie pole ligandu. Samotná znalost symetrie komplexu velmi často umožňuje kvalitativně posoudit jeho vlastnosti.

V roce 1965 P. Woodward a R. Hoffman předložili princip zachování orbitální symetrie v chemických reakcích, který byl následně potvrzen rozsáhlým experimentálním materiálem a měl velký vliv na rozvoj preparativní organické chemie. Tento princip (Woodwardovo - Hoffmanovo pravidlo) říká, že jednotlivé elementární akty chemických reakcí probíhají při zachování symetrie molekulových orbitalů neboli orbitální symetrie. Čím více je symetrie orbitalů během elementárního děje narušena, tím je reakce obtížnější.

Zohlednění symetrie molekul je důležité při hledání a výběru látek používaných při tvorbě chemických laserů a molekulárních usměrňovačů, při konstrukci modelů organických supravodičů, při analýze karcinogenních a farmakologicky aktivních látek atd.

Lit.: Hochstrasser R., Molekulární aspekty symetrie, přel. z angličtiny, M., 1968; Bolotin A. B., Stepanov N. f.. Teorie grup a její aplikace v kvantové mechanice molekul, M., 1973; Woodward R., Hoffman R., Conservation of Orbital Symmetry, přel. z angličtiny, M., 1971.

N. F. Štěpánov.

Velká sovětská encyklopedie. - M.: Sovětská encyklopedie. 1969-1978 .

Podívejte se, co je „Symetrie (v chemii)“ v jiných slovnících:

Symetrie (z řeckého symetria - úměrnost) v matematice, 1) symetrie (v užším slova smyslu), nebo odraz (zrcadlení) vzhledem k rovině a v prostoru (vzhledem k přímce a na rovině), - transformace prostor (letadlo), s ... ...

Tento termín má jiné významy, viz Symetrie (významy). "Vitruviánský muž" ... Wikipedie

I Symetrie (z řeckého symetria proporcionalita) v matematice, 1) symetrie (v užším slova smyslu) nebo odraz (zrcadlení) vzhledem k rovině α v prostoru (vzhledem k přímce a v rovině), transformace prostoru .. .... Velká sovětská encyklopedie

- (z řeckého proporcionalita), pojem, který charakterizuje přechod předmětů do sebe nebo do sebe, když je nad nimi učiněno určení. přeměny (S. přeměny); v širokém slova smyslu vlastnost neměnnosti (neměnnosti) některých... ... Filosofická encyklopedie

Optický odraz v louži garáží a sousední obytné budovy Odraz, zrcadlový odraz nebo zrcadlová symetrie je pohyb euklidovského prostoru, jehož množinou pevných bodů je nadrovina (v případě trojrozměrného prostoru ... Wikipedia

Přeměna některých látek na jiné, odlišné od původních chemickým složením nebo strukturou. Celkový počet atomů každého daného prvku, jakož i samotné chemické prvky, které tvoří látky, zůstávají v R. x. beze změny; tento R. x... Velká sovětská encyklopedie

Tento termín má jiné významy, viz Chiralita (významy). Chiralita (molekulární chiralita) v chemii je vlastnost molekuly být neslučitelná se svým zrcadlovým obrazem jakoukoliv kombinací rotací a posunů v trojrozměrném... ... Wikipedia

Chiralita (molekulární chiralita) v chemii je vlastnost molekuly být neslučitelná se svým zrcadlovým obrazem jakoukoliv kombinací rotací a posunů v trojrozměrném prostoru. Spolu s konfigurací a konformací je chiralita hlavní... ... Wikipedie

- (vlnová mechanika), teorie, která stanoví způsob popisu a zákonitosti pohybu mikročástic (prvků, atomů, molekul, atomových jader) a jejich systémů (například krystalů), jakož i vztah mezi veličinami charakterizujícími částice a systémy, s fyzickými velikosti...... Fyzická encyklopedie

- (novolat. molekula, zkráceně z lat. moles mass), nejmenší část ve va, mající svou zákl. chem. St. you a skládající se z atomů spojených navzájem chemickými vazbami. Počet atomů v kovu se pohybuje od dvou (H2, O2, HF, KCl) až po stovky a tisíce... Fyzická encyklopedie

knihy

• Molekulární symetrie v anorganické a koordinační chemii, Ivanova Nina Vladimirovna, Sizova Olga Vdladimirovna, Vanin Alexander Alexandrovich. Doporučeno Akademickou radou Ústavu chemie St. Petersburg State University jako učebnice pro vysokoškoláky studující základní…