Bir Molekülün Nokta Grubunu Bulun ve Simetri İşlemlerini 3B Olarak İzleyin
Kısa yanıt: Settings › Plugins bölümünden Symmetry and point groups eklentisini yükleyin, bir molekül çizin ve Symmetry sekmesini açın. Analyse selection düğmesine basın veya örneklerden birini seçin. Eklenti bir 3B şekil oluşturur, nokta grubunu adlandırır, her ekseni ve ayna düzlemini çizer, her işlemi oynatır ve karakter tablosunu gösterir.
Simetri kimyada neden önemlidir?
Simetriyi kâğıt üzerinde görmek zordur. Düz bir çizim, iki atomu eşdeğer kılan eksenleri ve düzlemleri gizler. Oysa simetri pek çok şeyi belirler: bir molekülün dipol momenti olup olamayacağını, kiral olup olamayacağını, hangi titreşimlerin IR veya Raman spektrumlarında görüneceğini ve orbitallerin nasıl etiketleneceğini.
Birkaç terim yardımcı olur:
- Bir simetri işlemi, molekülü sonrasında tamamen aynı görünecek şekilde hareket ettirir.
- Bir simetri elemanı, işlemin etrafında gerçekleştiği eksen, düzlem veya noktadır.
- Başlıca elemanlar özdeşlik E, dönme eksenleri Cn (360°/n kadar döndürme), ayna düzlemleri σ, inversiyon merkezi i ve uygunsuz eksenlerdir Sn (360°/n kadar döndürme, ardından eksene dik bir düzlemden yansıtma).
- Bir nokta grubu, bir molekülün tüm işlemlerinin kümesidir. İşlem sayısı grubun mertebesidir.
Bazı tanıdık örnekler: su, bir C2 ekseni ve iki ayna düzlemiyle C2v'dir (mertebe 4). Amonyak, bir C3 ekseni ve üç dikey ayna düzlemiyle C3v'dir (mertebe 6). Benzen D6h (mertebe 24), metan Td ve karbon dioksit D∞h'dir.
İki basit kural bunun neden yararlı olduğunu gösterir. Ayna düzlemi (S1) veya inversiyon merkezi (S2) dahil herhangi bir uygunsuz ekseni olan bir molekül kiral olamaz. İnversiyon merkezi olan bir molekülün kalıcı dipol momenti yoktur.
Eklenti neler gösterir?
| Rozet | Nokta grubu (Schoenflies simgesi) ve mertebesi. Yanındaki özet satırı grubu sözcüklerle tanımlar. |
|---|---|
| Elemanlar | Her eksen, düzlem, merkez ve uygunsuz eksen. 3B'de vurgulamak için imleci üzerine getirin; oynatmak için tıklayın. |
| İşlemler | Sınıflara ayrılmış tüm işlemler. Atomların eşdeğer atomların üzerine hareket edişini izlemek için birine tıklayın. |
| Karakter tablosu | Cotton ve Harris ile Bertolucci'yi izleyen, doğrusal, dönme ve kuadratik fonksiyonlarla indirgenemez gösterimler. |
| İzdüşüm | Eksenlerin ve düzlemlerin nerede bulunduğunu gösteren, z ekseni boyunca bakılan bir görünüm. |
Symmetry eklentisi nasıl yüklenir?
- MolDraw editörünü açın ve oturum açın. Ücretsiz bir hesap yeterlidir.
- Settings (dişli simgesi), ardından Plugins'e tıklayın.
- Symmetry and point groups eklentisinin yanındaki Install düğmesine tıklayın.
Bir nokta grubu nasıl bulunur?
- Tek bir molekül çizin. Tuvalde birden fazla molekül varsa istediğinizi seçin.
- Symmetry sekmesini açın. Chemistry menüsünü (Symmetry and point groups › Open Symmetry) de kullanabilir veya tuvale sağ tıklayıp Find symmetry (point group) seçeneğini seçebilirsiniz.
- Analyse selection düğmesine basın. MolDraw hidrojenleri ekler, birkaç konformeri dener ve 3B şekli MMFF94 ile minimize eder. Çizimi düzenlediğinizde yeniden analiz etmesi için Live seçeneğini açık tutun.
- Nokta grubunu rozette okuyun.
- Elements bölümünü açın ve her girdiyi 3B'de görmek için imleci üzerine getirin. İşlemi oynatmak için tıklayın.
- Grubu spektroskopi ve bağlanmayla ilişkilendirmek için Character table bölümünü açın.
Elinizde çizim yok mu? Examples listesi, bromoklorofluorometandan (C1) buckminsterfullerene (Ih) kadar nokta grubuna göre sıralanmış hazır moleküller içerir.
Derste ve laboratuvarda kullanım yolları
- Akış şemasını öğretmek: suyu, amonyağı ve benzeni sırayla yükleyin. Öğrencilerden grubu tahmin etmelerini isteyin, ardından rozeti ve eleman listesini kontrol edin.
- İşlemleri canlı göstermek: Numbers seçeneğini açın ve bir C3 dönmesi veya bir S4 işlemi oynatın. Her hareketten sonra eklenti hangi atomun nereye geldiğini söyler.
- Spektroskopi dersleri: hangi titreşimlerin IR veya Raman aktif olabileceğini tartışmak için karakter tablosunu kullanın. Ardından gerçek bir numuneyi kontrol edin: Raman spektrumunu ücretsiz Raman görüntüleyicide açın ve güçlü bantları IR spektrumuyla karşılaştırın.
- Bir yapıyı kontrol etmek: özelliklerini tartışmadan önce bir ligandın veya ürünün kiral olup olmadığını ya da inversiyon merkezi olup olmadığını doğrulayın.
İpuçları ve sınırlar
- Doğru yapılar için Tight, kaba çizimler için Loose toleransını kullanın. Normal ikisinin arasındadır.
- 3B şekil 2B yerleşiminizden değil, bir kuvvet alanı konformerinden gelir. Esnek moleküller ders kitabındaki formlarından daha az simetrik çıkabilir. Çapraz (D3d) ve örtüşen (D3h) etan gibi uygun örnekle karşılaştırın.
- Kalabalık grupları okunaklı tutmak için katman etiketlerini (Axes, Planes, Centre, Sn axes, Numbers) kullanın.
- C2v moleküllerinde B1 ve B2 etiketleri hangi düzlemin xz olarak adlandırıldığına bağlıdır. Eklenti düzlemsel bir molekülü yz düzlemine yerleştirir ve bunu belirtir.
Simetriden önce şekli mi görmek istiyorsunuz? VSEPR geometri hesaplayıcı molekül şekillerini tahmin eder, 3B molekül modeli görüntüleyici ise onları döndürmenizi sağlar.
Sorular ve yanıtlar
Nokta grubu nedir?
Nokta grubu, bir molekülün simetri işlemlerinin tam kümesidir. Her işlem en az bir noktayı sabit bırakır. Kimyacılar nokta gruplarını C2v, D3h veya Td gibi Schoenflies simgeleriyle adlandırır.
Symmetry eklentisi ücretsiz mi?
Evet. Yüklemek ve kullanmak için ücretsiz bir MolDraw hesabına ihtiyacınız vardır.
Molekülüm neden ders kitabındakinden daha düşük bir nokta grubu alıyor?
MolDraw 2B çiziminizden bir 3B şekil oluşturur ve esnek bir molekül daha az simetrik bir konformasyona düşebilir. Loose toleransını deneyin veya uygun yerleşik örnekle karşılaştırın.
Karakter tablolarını gösteriyor mu?
Evet, yaygın nokta grupları için. Tablo indirgenemez gösterimleri doğrusal, dönme ve kuadratik fonksiyonlarıyla listeler. Bir grubun kayıtlı tablosu yoksa elemanlar ve işlemler yine de gösterilir.