ความแตกต่างระหว่างโมเลกุลบนสุดสมมาตรและอสมมาตร

2024 ผู้เขียน: Alex Aldridge | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 13:51

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างโมเลกุลบนสุดสมมาตรและไม่สมมาตรคือโมเลกุลบนสุดสมมาตรมีแกนหมุนที่เหมาะสมหนึ่งแกนและโมเมนต์ความเฉื่อยสองโมเมนต์ที่เท่ากัน ในขณะที่โมเลกุลบนสุดที่ไม่สมมาตรมีองค์ประกอบหลักทั้งหมดของโมเมนต์ความเฉื่อยต่างกัน จากกัน

คำว่าโมเลกุลบนสุดสมมาตรและไม่สมมาตรนั้นอยู่ภายใต้การจำแนกโมเลกุลโพลีอะตอมมิกโดยพิจารณาจากรูปร่างของทรงรีโมเมนทัลและสเปกตรัมการหมุนที่บริสุทธิ์ โดยทั่วไป โมเลกุล polyatomic มีสเปกตรัมการหมุนที่ซับซ้อน เราสามารถแบ่งโมเลกุลเหล่านี้ออกเป็นสี่กลุ่มเพื่อตีความสเปกตรัมการจำแนกประเภทนี้ขึ้นอยู่กับรูปร่างของโมเมนต์ความเฉื่อยทรงรีของโมเลกุล คลาสทั้งสี่ประกอบด้วยโมเลกุลเชิงเส้น โมเลกุลบนสุดทรงกลม โมเลกุลบนสุดสมมาตร และโมเลกุลบนสุดอสมมาตร

โมเลกุลบนสุดสมมาตรคืออะไร

สมมาตรบนสุดคือโมเลกุลหลายอะตอมที่มีแกนหมุนที่เหมาะสมหนึ่งแกนและโมเมนต์ความเฉื่อยสองโมเมนต์เท่ากัน กล่าวอีกนัยหนึ่ง โมเลกุลบนสุดสมมาตรมีโมเมนต์หลักสองโมเมนต์เฉื่อยเท่ากัน ในขณะที่โมเมนต์ที่สามไม่ซ้ำกัน เราสามารถแบ่งหมวดหมู่นี้ออกเป็นสองกลุ่มเพิ่มเติมโดยแบ่งโมเลกุลบนสุดที่สมมาตรและขนานกับโมเลกุลบนสุดสมมาตร

รูปที่ 01: รูปร่างของโมเลกุล CH3I

ตัวอย่างโปรเลตโมเลกุลบนสุดสมมาตรคือ CH₃Iสามารถรับได้โดยการเปลี่ยนอะตอมไฮโดรเจนจากโมเลกุลมีเทนด้วยอะตอมไอโอดีน การแทนที่นี้ทำให้ความสมมาตรของโมเลกุลลดลงจาก T_d เป็น C_3v เมื่อเราพิจารณา C₃ แกน (หรือ I_A แกน) อะตอมที่นำไปสู่การหมุนเป็นเพียงอะตอมของไฮโดรเจนเบา ดังนั้นโมเมนต์ความเฉื่อยจึงน้อยที่สุดตามแกนของโมเลกุลนี้ มีแกนอีกสองแกน (I_B และ I_C) ที่ตั้งฉากกับแกน C₃ และแกนทั้งสองนี้ แกนตั้งฉากมีค่าเท่ากัน ดังนั้น I_A<I_B=I_C โมเลกุลเชิงเส้นเป็นกรณีพิเศษของโปรเลตโมเลกุลบนสุดสมมาตรเนื่องจากพวกมัน มี I_A=0 ยิ่งกว่านั้น โมเลกุลบนสุดสมมาตรแบบ oblate จะมี I_C เป็นแกนที่ใหญ่ที่สุดในขณะที่ I_{Aเท่ากับ I}B _{ดังนั้น เราสามารถให้ความสัมพันธ์นี้เป็น I}A_=IB_{<I C}

อสมมาตรยอดนิยมคืออะไร

โมเลกุลบนสุดที่ไม่สมมาตรคือประเภทของโมเลกุลที่มีหลายอะตอมซึ่งมีองค์ประกอบหลักทั้งหมดของโมเมนต์ความเฉื่อยแตกต่างกัน กล่าวอีกนัยหนึ่ง โมเลกุลจะกลายเป็นโมเลกุลบนสุดที่ไม่สมมาตรหากแกนหมุนที่มีลำดับสูงกว่าคือ C_{2 หรือหากไม่มีแกนการหมุนที่เหมาะสม ดังนั้น เราสามารถพูดได้ว่านี่เป็นคลาสโมเลกุลที่สมมาตรน้อยที่สุด}

รูปที่ 02: โมเลกุลของน้ำ

เมื่อพิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างแกนของโมเลกุล มันมี I_A ≠ I_B ≠ I _C. ตัวอย่างของโมเลกุลประเภทนี้ ได้แก่ H₂O, C₂H₂F _{2 เป็นต้น}

ความแตกต่างระหว่างโมเลกุลบนสมมาตรและอสมมาตรคืออะไร

โมเลกุลบนสุดสมมาตรและไม่สมมาตรเป็นโมเลกุล polyatomic สองประเภทความแตกต่างที่สำคัญระหว่างโมเลกุลบนสุดสมมาตรและไม่สมมาตรคือ โมเลกุลบนสุดสมมาตรมีแกนการหมุนที่เหมาะสมหนึ่งแกนและโมเมนต์ความเฉื่อยสองโมเมนต์ที่เท่ากัน ในขณะที่โมเลกุลบนสุดที่ไม่สมมาตรมีองค์ประกอบหลักทั้งหมดของโมเมนต์ความเฉื่อยที่ต่างกัน ในขณะที่โมเลกุลบนสุดสมมาตรจะมีแกนสองแกนที่เท่ากันและอีกแกนหนึ่งนั้นมีลักษณะเฉพาะ โมเลกุลบนสุดที่ไม่สมมาตรจะมีแกนทั้งสามแกนที่ต่างกัน

ด้านล่างอินโฟกราฟิกสรุปความแตกต่างระหว่างโมเลกุลบนสุดที่สมมาตรและไม่สมมาตร

สรุป – โมเลกุลบนสุดสมมาตรเทียบกับอสมมาตร

โมเลกุลรูปหลายเหลี่ยมสามารถแบ่งออกเป็นสี่กลุ่มเป็นโมเลกุลเชิงเส้น โมเลกุลบนสุดทรงกลม โมเลกุลบนสุดสมมาตร และโมเลกุลบนสุดอสมมาตร ตามสเปกตรัมการหมุนของพวกมันความแตกต่างที่สำคัญระหว่างโมเลกุลบนสุดสมมาตรและไม่สมมาตรคือ โมเลกุลบนสุดสมมาตรมีแกนการหมุนที่เหมาะสมหนึ่งแกนและโมเมนต์ความเฉื่อยสองโมเมนต์ที่เท่ากัน ในขณะที่โมเลกุลบนสุดที่ไม่สมมาตรมีองค์ประกอบหลักทั้งหมดของโมเมนต์ความเฉื่อยที่ต่างกัน

เอื้อเฟื้อภาพ:

1. “Iodomethane-3D-balls” โดย Benjah-bmm27 – งานของตัวเอง (สาธารณสมบัติ) ผ่าน Commons Wikimedia

2. “โครงสร้างโมเลกุลของน้ำ” โดย AbdullahAlturki99 - งานของตัวเอง (CC BY-SA 4.0) ผ่าน Commons Wikimedia