Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Ландау Л.Д. -> "Курс общей физики. Механика и молекулярная физика" -> 44

Курс общей физики. Механика и молекулярная физика - Ландау Л.Д.

Ландау Л.Д., Ахиезер А.И., Лифшиц Е.М. Курс общей физики. Механика и молекулярная физика — МГУ, 1962. — 405 c.
Скачать (прямая ссылка): kursobsheyfiziki1962.djvu
Предыдущая << 1 .. 38 39 40 41 42 43 < 44 > 45 46 47 48 49 50 .. 136 >> Следующая


5 Л. Д. Ландау н др.

Рис. 8.

Рис. 9. 130

УЧЕНИЕ О СИММЕТРИИ

[ГЛ. VI

из которых проходит через одну из вершин и центр тетраэдра. Три зеркально-поворотные оси симметрии 4-го порядг ка проходят через середины противоположных ребер тетраэдра. Наконец, имеется шесть плоскостей симметрии, каждая из которых проходит через одно из ребер и середину противоположного ребра (на рис. 9 показано по одному из перечисленных видов элементов симметрии).

§41. Зеркальная изомерия

Своеобразное явление связано с наличием или отсутствием у молекулы достаточной симметрии. Если отразить достаточно асимметричную молекулу в зеркале, то получится молекула, подоб-

две такие молекулы, получающиеся друг из друга зеркальным отражением в вертикальной плоскости (атомы С на рисунке не показаны). Очевидно, что эти молекулы не могут быть совмещены друг с другом никаким поворотом в пространстве, и в этом смысле они не идентичны.

Такие две подобные друг другу, но неидентичные молекулы, получающиеся друг из друга зеркальным отражением, называются зеркальными изомерами (или стереоизоме-рами). Один из изомеров называется при этом правым, другой — левым.

Далеко не все молекулы могут обладать стереоизомера-ми. Наличие или отсутствие их связано с симметрией молекулы. Так, если молекула обладает хотя бы одной плоскостью симметрии, то ее зеркальное изображение будет идентично с ней самой: они будут отличаться лишь поворотом в пространстве вокруг некоторой оси. Поэтому, например, не имеет стереоизомеров не только сама очень симметричная молекула CH4, но и значительно менее симметрич-

ная исходной, но все же с ней не совпадающая. Такова, например, молекула CHClBrI, получающаяся заменой трех атомов H в молекуле метанаСН4тремя различными атомами Cl, Br и I. На рис. 10 изображены

Рис. Ю. § 42]

КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ РЕШЕТКА

131

ная молекула CH3Cl и даже молекула CH2ClBr, имеющая все же плоскость симметрии.

Точно так же не имеют стереоизомеров молекулы, имеющие центр симметрии или вообще какую-либо зеркально-поворотную ось.

Почти по всем своим физическим свойствам стереоизо-меры оказываются совершенно одинаковыми. Отличие между ними проявляется, в частности, в определенных явлениях, возникающих при прохождении света через растворы этих веществ (по этой причине стереоизомеры называют также оптическими изомерами).

Различие между стереоизомерами существенно проявляется при их реагировании с другими, тоже асимметричными молекулами. Реакция между правыми изомерами обоих еєщєств протекает так же, как реакция между их левыми изомерами: оба эти процесса отличаются друг от друга лишь зеркальным отражением и потому не могут различаться по своим физическим свойствам. Аналогично этому, реакции правого изомера с левым и левого с правым протекают также одинаково. Однако ход реакции в первых двух случаях существенно отличается от хода реакции в двух вторых случаях. В этом заключается главное отличие стереоизомеров друг от друга.

Если при химической реакции между двумя симметричными (не обладающими стереоизомерами) веществами образуются асимметричные молекулы, то, поскольку зеркальное отражение не изменяет исходных веществ, оно не может изменить и продукта реакции. Это значит, что в результате реакции получится смесь равных количеств обоих изомеров.

§ 42. Кристаллическая решетка

Основным свойством кристаллов является регулярность расположения в них атомов. Эту симметрию внутреннего расположения атомов в кристаллах, а не симметрию их внешней формы мы и будем изучать.

О совокупности точек, в которых расположены атомы (точнее, атомные ядра), говорят как о кристаллической решетке, а сами точки называют узлами решетки. При изучении симметрии решетки можно представлять ее себе как 132

УЧЕНИЕ О СИММЕТРИИ

[ГЛ. VI

бы неограниченной в пространстве, отвлекаясь от наличия у кристалла границ, не имеющих отношения к строению решетки как таковой.

Основной характеристикой кристаллической решетки является пространственная периодичность ее структуры: кристалл как бы состоит из повторяющихся частей. Мы можем тремя семействами параллельных плоскостей разбить кристаллическую решетку на совершенно одинаковые параллелепипеды, содержащие одинаковые количества одинаково расположенных атомов. Кристалл представляет собой совокупность таких параллелепипедов, параллельно сдвинутых друг по отношению к другу. Это значит, что если сместить кристаллическую решетку как целое параллельно самой себе вдоль направления какого-либо из ребер параллелепипедов на расстояние, равное целому кратному длины этого ребра, то решетка совместится сама с собой. Эти смещения называют трансляциями, а о симметрии решетки по отношению к этим смещениям говорят как о трансляционной симметрии.

Наименьший по объему параллелепипед, повторением которого можно составить всю кристаллическую решетку, называют элементарной ячейкой кристалла. Этой ячейкой — ее размерами, формой и расположением атомов в ней — полностью определяется структура кристалла. Величины и направления трех ребер элементарной ячейки задают три вектора, которые называют основными периодами решетки; это— наименьшие расстояния, на которые можно сместить решетку так, чтобы она совместилась сама с собой.
Предыдущая << 1 .. 38 39 40 41 42 43 < 44 > 45 46 47 48 49 50 .. 136 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed