Макет страницы
использования группы К(П). Энергия любой изолированной молекулы в свободном пространстве (без внешних электрических или магнитных полей) не изменяется при вращении всех электронов и ядер молекулы вокруг осей, фиксированных в пространстве и проходящих через центр масс молекулы. Поэтому энергия изолированной молекулы инвариантна по отношению ко всем операциям группы К(П). В более широком смысле под термином «группа симметрии» подразумевается группа элементов, которые не изменяют энергию молекулы; в этом смысле группа К(П) является группой симметрии вращения для произвольной изолированной молекулы в пространстве, свободном от внешних полей. На использовании этой группы основана классификация уровней энергии молекулы по квантовым числам полного углового момента / или F; к этому вопросу мы еще вернемся в гл. 6. Что касается групп вращения, состоящих из операций вращения вокруг осей, фиксированных в молекуле (эти группы мы называем молекулярными группами вращения), то мы будем использовать группу K(M) для классификации вращательных состояний молекул типа сферического волчка (например, метан), группу D00 для классификации вращательных состояний молекул типа симметричного волчка (например, фтористый метил) и группу D2, иногда обозначаемую V, для классификации вращательных состояний всех других молекул (типа асимметричного волчка, например молекулы воды). Действие операций молекулярной группы вращений на молекулу заключается во вращении всех ядер и электронов в целом вокруг осей, фиксированных в молекуле.
Обсуждение
Все три типа групп, которые мы рассмотрели, — группа молекулярной симметрии, молекулярная точечная группа и молекулярная группа вращений — очень важны для понимания строения молекул и внутримолекулярной динамики. Обсуждая точечные группы, группы вращений, группы перестановок и инверсионную (E*) симметрию, мы отмечали, что они представляют различные виды симметрии. Точечные группы и группы вращения являются группами симметрии макроскопических трехмерных тел; эти тела имеют определенную геометрическую (или структурную) симметрию, проявляющуюся в наличии осей вращения и плоскостей отражения. Применение этих двух групп к молекулам основывается на том важном факте, что ядра атомов в молекуле обычно образуют жесткий каркас, который можно представить себе как классическую структуру. Мы можем говорить о равновесной структуре ядер в молекуле CH3F как о пирамидальной и можем сказать, что она относится к
