Simetría molecular
La simetría molecular en química describe la simetría presente en las moléculas y la clasificación de estas moléculas según su simetría. La simetría molecular es un concepto fundamental en química, ya que puede usarse para predecir o explicar muchas de las propiedades químicas de una molécula , como su momento dipolar y sus transiciones espectroscópicas permitidas . Para ello es necesario clasificar los estados de la molécula utilizando las representaciones irreducibles de la tabla de caracteres del grupo de simetría de la molécula. Muchos libros de texto de nivel universitario sobre química física ,La química cuántica , la espectroscopia y la química inorgánica dedican un capítulo a la simetría. [1] [2] [3] [4] [5] [6]
El marco para el estudio de la simetría molecular lo proporciona la teoría de grupos y, en particular, la teoría de la representación irreducible . La simetría es útil en el estudio de orbitales moleculares , con aplicaciones como el método de Hückel , la teoría de campos de ligandos y las reglas de Woodward-Hoffmann . Otro marco a mayor escala es el uso de sistemas cristalinos para describir la simetría cristalográfica en materiales a granel.
Existen muchas técnicas para la evaluación práctica de la simetría molecular, incluida la cristalografía de rayos X y diversas formas de espectroscopia . La notación espectroscópica se basa en consideraciones de simetría.
Los cinco elementos de simetría tienen asociados cinco tipos de operaciones de simetría , que dejan la molécula en un estado indistinguible del estado inicial. A veces se distinguen de los elementos de simetría por un signo de intercalación o circunflejo . Por tanto, Ĉ n es la rotación de una molécula alrededor de un eje y Ê es la operación de identidad. Un elemento de simetría puede tener más de una operación de simetría asociada. Por ejemplo, el eje C 4 de la molécula cuadrada de tetrafluoruro de xenón (XeF 4 ) está asociado con dos Ĉ 4 rotaciones (90 °) en direcciones opuestas y unaĈ 2 rotaciones (180 °). Dado que Ĉ 1 es equivalente a Ê , Ŝ 1 a σ y Ŝ 2 a î , todas las operaciones de simetría pueden clasificarse como rotaciones propias o impropias.
Para moléculas lineales, la rotación en sentido horario o antihorario alrededor del eje molecular en cualquier ángulo Φ es una operación de simetría.
Las operaciones de simetría de una molécula (u otro objeto) forman un grupo . En matemáticas, un grupo es un conjunto con una operación binaria que satisface las cuatro propiedades enumeradas a continuación.
