تقارن مولکولی

عناصر تقارن مولکول فرمالدهید. c_۲ یک محور چرخش ۱۸۰ درجه است. σ_v و σ_v' دو صفحه تقارنی غیر معادل هستند.

تقارن مولکولی (به انگلیسی: Molecular Symmetry) ، ویژگی‌های تقارنی یک ترکیب شیمیایی است. در دانش شیمی، مولکول‌ها بر اساس تقارن‌شان، رده‌بندی می‌گردند.

تقارن مولکولی که بر مبنای نظریه گروه در ریاضیات استوار است، در شیمی معدنی مورد مطالعه قرار می‌گیرد و در شیمی‌فیزیک ، شیمی کوانتومی ، طیف‌بینی و برخی از زیرشاخه‌های دیگر شیمی مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد.

عنصرهای تقارن

• محور تقارن : محوری که با چرخش ${\displaystyle {\tfrac {360^{\circ }}{n}}}$ دوباره شکل قبلی مولکول را ایجاد کند، محور C_n گفته می‌شود. محور تقارن یک بعدی است و می‌تواند در راستای درازا ، پهنا یا فرازا باشد.
• صفحه تقارن : صفحه‌ای است که در دو بعد مولکول را به دو قسمت کاملاً همسان تقسیم کند.(اختصاری σ)
• نقطه تقارن : نقطه‌ای که در مرکز مولکول قرار می‌گیرد و از نقطه شروع با امتداد آن به نقطه پایانی مشابه نقطه آغاز می‌رسد. (اختصاری i)
• محور چرخش وارون : که ترکیب یک محور تقارن و یک صفحه تقارن است. (اختصاری S_n)

گروه‌های نقطه‌ای متداول

جدول زیر فهرستی از گروه‌های نقطه‌ای است که با استفاده از نماد شونفلیسنشان داده شده و در شیمی و طیف‌سنجی مولکولی متداول است. توصیف ساختار شامل شکل‌های متداول مولکول‌ها است که می‌توان آن‌ها را توسط مدل نظریه دافعه زوج الکترون لایه ظرفیتی توضیح داد.

گروه نقطه‌ای	اعمال تقارنی[۱]	توصیف ساده هندسه مولکول	مثال ۱	مثال ۲	مثال ۳
C1	E	نامتقارن، کایرال	بروموکلروفلوئورومتان (هر دو انانتیومر نشان داده شده)	لایزرژیک اسید	ال-لوسین و اکثر α-آمینواسیدها بجز گلیسین
Cs	E σh	صفحه تقارنی، بدون عمل تقارنی دیگر	تیونیل کلرید	هیپوکلرو اسید	کلرویدومتان
Ci	E i	inversion center	تارتاریک اسید	موسیک اسید (meso-galactaric acid)	(S,R) 1,2-dibromo-1,2-dichloroethane (anti conformer)
C∞v	E 2C∞^Φ ∞σv	linear	هیدروژن فلوئورید (and all other heteronuclear مولکول دواتمی)	نیتروز اکسید (dinitrogen monoxide)	هیدروژن سیانید (hydrogen cyanide)
D∞h	E 2C∞^Φ ∞σi i 2S∞^Φ ∞C2	linear with inversion center	اکسیژن (and all other homonuclear مولکول دواتمی)	دی‌اکسید کربن	استیلن (ethyne)
C2	E C2	"open book geometry", chiral	هیدروژن پراکسید	هیدرازین	تتراهیدروفوران (twist conformation)
C3	E C3	propeller, chiral	تری‌فنیل‌فسفین	تری‌اتیل‌آمین	فسفریک اسید
C2h	E C2 i σh	planar with inversion center, no vertical plane	ایزومری سیس–ترانس-۱٬۲-دی‌کلرواتن	ایزومری سیس–ترانس-دی‌نیتروژن دی‌فلورید	ایزومری سیس–ترانس-آزوبنزن
C3h	E C3 C3^2 σh S3 S3^5	propeller	بوریک اسید	فلوروگلوسینول (1,3,5-trihydroxybenzene)
C2v	E C2 σv(xz) σv'(yz)	angular (H2O) or see-saw (SF4) or T-shape (ClF3)	ویژگی‌های آب	سولفور تترافلورید	تری‌فلورید کلر
C3v	E 2C3 3σv	trigonal pyramidal	non-inverting آمونیاک	فسفریل کلرید	کوبالت تتراکربونیل هیدرید، HCo(CO)4
C4v	E 2C4 C2 2σv 2σd	square pyramidal	اکسی‌هگزافلورید زنون	پنتابوران، B5H9	nitroprusside anion [Fe(CN)5(NO)]^2−
C5v	E 2C5 2C5^2 5σv	'milking stool' complex	Ni(C5H5)(NO)	کورانولن
D2	E C2(x) C2(y) C2(z)	twist, chiral	بی‌فنیل (skew conformation)	توئیستان (C10H16)	cyclohexane twist conformation
D3	E C3(z) 3C2	triple helix, chiral	تریس (اتیل ان دی آمین) کبالت(III) کلرید	پتاسیم فری‌اکسالات
D2h	E C2(z) C2(y) C2(x) i σ(xy) σ(xz) σ(yz)	planar with inversion center, vertical plane	اتیلن	پیرازین	دی‌بوران
D3h	E 2C3 3C2 σh 2S3 3σv	trigonal planar or trigonal bipyramidal	تری‌فلورید بور	فسفر پنتاکلرید	سیکلوپروپان
D4h	E 2C4 C2 2C2' 2C2" i 2S4 σh 2σv 2σd	square planar	زنون تترافلورید	پتاسیم اکتاکلرودی‌مولیبدات	Trans-[Co^III(NH3)4Cl2]^+ (excluding H atoms)
D5h	E 2C5 2C5^2 5C2 σh 2S5 2S5^3 5σv	pentagonal	آنیون سیکلوپنتادی‌انیل	روتنوسن	فولرن سی۷۰
D6h	E 2C6 2C3 C2 3C2' 3C2‘’ i 2S3 2S6 σh 3σd 3σv	hexagonal	بنزن	بیس (بنزن) کروم	کرونن (C24H12)
D7h	E C7 S7 7C2 σh 7σv	heptagonal	tropylium (C7H7^+) cation
D8h	E C8 C4 C2 S8 i 8C2 σh 4σv 4σd	octagonal	سیکلواکتاتتراان (C8H8^2−) anion	اورانوسن
D2d	E 2S4 C2 2C2' 2σd	۹۰° twist	آلن (شیمی)	tetrasulfur tetranitride	دی‌بوران (۴) (excited state)
D3d	E 2C3 3C2 i 2S6 3σd	۶۰° twist	اتان (staggered صورت‌بندی)	دی‌کبالت اکتاکربونیل (non-bridged همپار)	cyclohexane chair conformation
D4d	E 2S8 2C4 2S8^3 C2 4C2' 4σd	۴۵° twist	sulfur (crown conformation of S8)	دی‌منگنز دکاکربونیل (staggered rotamer)	نیتروسونیوم اوکتافلوروکسنات (VI) (idealized geometry)
D5d	E 2C5 2C5^2 5C2 i 2S10^3 2S10 5σd	۳۶° twist	فروسن (staggered rotamer)
S4	E 2S4 C2		1,2,3,4-tetrafluorospiropentane[۲]
Td	E 8C3 3C2 6S4 6σd	چهاروجهی	متان	فسفر پنتااکسید	آدامانتان
Th	E 4C3 4C3^2 i 3C2 4S6 4S6^5 3σh	دوازده‌وجهی
Oh	E 8C3 6C2 6C4 3C2 i 6S4 8S6 3σh 6σd	octahedral or مکعب	هگزا فلوراید گوگرد	مولیبدن هگزا کربونیل	کوبان (مولکول)
Ih	E 12C5 12C5^2 20C3 15C2 i 12S10 12S10^3 20S6 15σ	بیست‌وجهی یا دوازده‌وجهی	فولرن باکمینستر	سزیم دودکابورات	دودکاهدران

منابع

1. Miessler, Gary L. (1999). Inorganic Chemistry (2nd ed.). Prentice-Hall. pp. 621-630. ISBN 0-13-841891-8. Character tables (all except D7h)
2. Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3rd ed.). Prentice Hall. pp. 111–112. ISBN 978-0131755536.

• ویکی‌پدیا انگلیسی