Simmetria molecolare

Una molecola possiede simmetria quando, attraverso opportuni movimenti condotti rispetto a entità geometriche quali assi, piani e punti, essa può essere riportata in una posizione indistinguibile da quella originaria.

L’entità geometrica rispetto alla quale viene operato il movimento si definisce elemento di simmetria, mentre con il termine operazione di simmetria si intende il movimento stesso che porta la figura in una posizione identica all’originale. I termini elemento di simmetria e operazione di simmetria sono strettamente correlati in quanto l’esistenza di un determinato elemento di simmetria può essere dimostrato solo eseguendo l’opportuna operazione. Le operazioni di simmetria vengono distinte nelle cinque classi seguenti:

Identità. l’elemento di simmetria consiste semplicemente in nessun cambiamento: ogni molecola possiede tale elemento che viene indicato con il simbolo E. Mentre questo elemento di simmetria potrebbe apparire poco significativo, esso gioca un ruolo importante per la teoria dei gruppi. Viene detto così in quanto è analogo a moltiplicare un numero per se se stesso (identità)

Rotazioni proprie. Consistono in rotazioni intorno ad un asse di un angolo di 2π/n in cui n rappresenta un qualsiasi numero intero e viene chiamato ordine dell’asse. Le rotazioni proprie si simboleggiano con Cn. La rotazione di un angolo di 360° corrisponde all’identità. Se la rotazione è di 2π/2 corrispondente a 180° l’asse di simmetria viene detto C2: esempio tipico è quello dell’acqua

mentre se la rotazione è di 2π/3 corrispondente a 120° l’asse di simmetria viene detto C3. Esempio tipico è quello dell’ammoniaca. Una molecola può avere più di un asse di simmetria: l’asse con il numero n più alto viene detto asse principale

Riflessioni. Consistono nella riflessione di tutti i punti attraverso un piano e si simboleggiano con la lettera σ. Sarà utile ricordare che due punti sono in relazione di riflessione rispetto a un piano quando, condotta la normale da uno di questi punti al piano, il secondo giace sul prolungamento della stessa nel semispazio opposto a una uguale distanza dal piano considerato. L’acqua ha due piani di simmetria: uno corrispondente a quello della molecola stessa e uno perpendicolare ad esso. Un piano di simmetria parallelo con l’asse principale è detto verticale σv e uno perpendicolare ad esso è detto orizzontale σh.

riflessioni

Inversioni. Vengono indicate con il simbolo i e consistono nell’inversione degli elementi della molecola rispetto al centro. Dal punto  di vista della costruzione geometrica, l’inversione di un punto si effettua tracciando la retta che passa per questo punto e il centro e riportandolo dalla parte opposta rispetto al centro. Una molecola ha un centro di simmetria quando, per ogni atomo presente nella molecola ve  è un altro diametricalmente opposto al centro di simmetria a pari distanza. Esempi sono costituiti da XeF4 in cui il centro di inversione è costituito dallo xeno e il benzene in cui il centro di inversione è costituito dal centro dell’esagono.

inversioni

Rotazioni improprie. Si intende la combinazione della operazione Cn con una riflessione rispetto al piano normale dell’asse stesso; vengono indicate con Sn. Esempi sono costituiti da SiF4 che presenta tre assi S4 e dall’etano che presenta un asse S6.

rotazioni improprie

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Author: Chimicamo

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