Simetría en química
En química la simetría geométrica de las moléculas es importante, particularmente en química orgánica. Además propiedades como su momento dipolar y las transiciones espectroscópicas permitidas, pueden predecirse o ser explicadas a partir de la simetría de la molécula. Las simetrías que aparecen en química están asociadas a grupos finitos de isometrías, en concreto son grupos puntuales de transformaciones de isometría.
Elementos y operaciones de simetría
Un elemento de simetría es un una linea, un plano o punto al cual, después de aplicarle una operación de simetría (tal como una rotación o reflexión) nos deja un objeto indistinguible del original. Vamos a considerar cinco operaciones de simetría:
Rotación respecto a un eje de simetría
Identidad
Reflexión respecto a un plano de simetría
Reflexión respecto a un punto de simetría
Rotación impropia respecto a un eje de rotación impropio.
Rotación respecto a un eje de simetría (Cn)
La existencia de un eje de rotación Cn en una molécula implica que al rotar 360/n grados la molécula los átomos estarán en la misma posición que antes de rotarla. Por ejemplo, podemos rotar el cis-dicloroeteno 180º por un eje perpendicular al plano del doble enlace que pase por el punto medio del mismo y dejar la molécula inalterada. El "n" sera n=360/180 = 2 por lo que decimos que es un eje de simetría de orden 2. Cuando en una molécula existen mas de un eje decimos que el de mayor orden (mayor "n") es el principal. En caso de existir varios ejes del mismo orden tomaremos como principal el que atraviese la mayor cantidad de átomos.
Identidad (E)
La operación de identidad consiste en rotar el objeto 360º por lo que este queda inalterado y correspondería a un eje de rotación C1. Podemos ver que cualquier objeto posee este elemento de simetría. Diremos que aquellas moléculas a las cuales la única operación que podemos aplicarle es la identidad son asimétricas.
Reflexión respecto de un plano de simetría (σ)
Cuando en la molécula hay un plano de simetría por cada átomo a un lado del mismo podemos encontrar otro del mismo tipo y en la misma posición y distancia del plano, como si reflejaramos un lado del plano en un espejo. Cuando en la molécula hay ejes de rotación y planos de simetría podemos analizar la relación que existe entre ellos. Así, diremos que un plano de simetría es vertical y lo designaremos σv cuando contiene al eje de rotación principal. Si un plano es perpendicular al eje de rotación principal diremos que es horizontal (σh). Si el plano es paralelo al eje principal y bisecta el angulo formado por dos ejes de rotación C2 diremos que es diagonal (σd).
En química la simetría geométrica de las moléculas es importante, particularmente en química orgánica. Además propiedades como su momento dipolar y las transiciones espectroscópicas permitidas, pueden predecirse o ser explicadas a partir de la simetría de la molécula. Las simetrías que aparecen en química están asociadas a grupos finitos de isometrías, en concreto son grupos puntuales de transformaciones de isometría.
Elementos y operaciones de simetría
Un elemento de simetría es un una linea, un plano o punto al cual, después de aplicarle una operación de simetría (tal como una rotación o reflexión) nos deja un objeto indistinguible del original. Vamos a considerar cinco operaciones de simetría:
Rotación respecto a un eje de simetría
Identidad
Reflexión respecto a un plano de simetría
Reflexión respecto a un punto de simetría
Rotación impropia respecto a un eje de rotación impropio.
Rotación respecto a un eje de simetría (Cn)
La existencia de un eje de rotación Cn en una molécula implica que al rotar 360/n grados la molécula los átomos estarán en la misma posición que antes de rotarla. Por ejemplo, podemos rotar el cis-dicloroeteno 180º por un eje perpendicular al plano del doble enlace que pase por el punto medio del mismo y dejar la molécula inalterada. El "n" sera n=360/180 = 2 por lo que decimos que es un eje de simetría de orden 2. Cuando en una molécula existen mas de un eje decimos que el de mayor orden (mayor "n") es el principal. En caso de existir varios ejes del mismo orden tomaremos como principal el que atraviese la mayor cantidad de átomos.
Identidad (E)
La operación de identidad consiste en rotar el objeto 360º por lo que este queda inalterado y correspondería a un eje de rotación C1. Podemos ver que cualquier objeto posee este elemento de simetría. Diremos que aquellas moléculas a las cuales la única operación que podemos aplicarle es la identidad son asimétricas.
Reflexión respecto de un plano de simetría (σ)
Cuando en la molécula hay un plano de simetría por cada átomo a un lado del mismo podemos encontrar otro del mismo tipo y en la misma posición y distancia del plano, como si reflejaramos un lado del plano en un espejo. Cuando en la molécula hay ejes de rotación y planos de simetría podemos analizar la relación que existe entre ellos. Así, diremos que un plano de simetría es vertical y lo designaremos σv cuando contiene al eje de rotación principal. Si un plano es perpendicular al eje de rotación principal diremos que es horizontal (σh). Si el plano es paralelo al eje principal y bisecta el angulo formado por dos ejes de rotación C2 diremos que es diagonal (σd).
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