Kľúčový rozdiel medzi symetrickými a asymetrickými hornými molekulami je v tom, že symetrické horné molekuly majú jednu správnu rotačnú os a dva momenty zotrvačnosti, ktoré sú si navzájom rovné, zatiaľ čo asymetrické horné molekuly majú všetky hlavné zložky momentu zotrvačnosti odlišné jeden od druhého.
Pojem symetrické a asymetrické vrcholové molekuly patrí do klasifikácie polyatomických molekúl na základe tvaru momentálneho elipsoidu a čistých rotačných spektier. Vo všeobecnosti majú polyatomické molekuly komplexné rotačné spektrá. Tieto molekuly môžeme rozdeliť do štyroch tried, aby sme mohli interpretovať spektrá. Táto klasifikácia sa vykonáva na základe tvaru elipsoidu momentu zotrvačnosti molekuly. Štyri triedy zahŕňajú lineárne molekuly, sférické vrchné molekuly, symetrické vrchné molekuly a asymetrické vrchné molekuly.
Čo sú symetrické top molekuly?
Symetrické horné molekuly sú polyatomické molekuly, ktoré majú jednu vlastnú rotačnú os a dva navzájom rovnaké momenty zotrvačnosti. Inými slovami, symetrické vrcholové molekuly majú dva hlavné momenty zotrvačnosti rovnaké, zatiaľ čo tretí je jedinečný. Túto kategóriu môžeme ďalej rozdeliť do dvoch skupín ako prolátové symetrické vrchné molekuly a symetrické vrchné molekuly sploštené.
Obrázok 01: Tvar molekuly CH3I
Príkladom prolátových symetrických vrchných molekúl je CH3I. Dá sa získať nahradením atómu vodíka z molekuly metánu atómom jódu. Toto nahradenie spôsobuje zníženie symetrie molekuly z Td na C3v Keď vezmeme do úvahy C3 os (alebo os IA), atómy, ktoré prispievajú k rotácii, sú iba ľahké atómy vodíka. Preto je moment zotrvačnosti najmenší pozdĺž tejto osi molekuly. Existujú dve ďalšie osi (IB a IC), ktoré sú kolmé na túto os C3 a tieto dve kolmé osi sú si navzájom rovné. Preto IA<IB=IC Lineárne molekuly sú špeciálnym prípadom rozširujúcich sa symetrických vrchných molekúl, pretože majú svoje IA=0. Navyše, sploštené symetrické vrchné molekuly majú svoju IC ako najväčšiu os, zatiaľ čo IAsa rovná IB Preto môžeme dať tento vzťah ako, IA=IB<I C
Čo sú asymetrické top molekuly?
Asymetrické vrchné molekuly sú typom polyatomických molekúl, ktorých všetky základné zložky momentu zotrvačnosti sa navzájom líšia. Inými slovami, molekula sa stane asymetrickou vrcholovou molekulou, ak jej rotačná os vyššieho rádu je C2 alebo ak neexistuje žiadna správna rotačná os. Preto môžeme povedať, že ide o najmenej symetrickú triedu molekúl.
Obrázok 02: Molekula vody
Pri zvažovaní vzťahu medzi osami molekuly má molekula IA ≠ IB ≠ I C. Niektoré príklady tohto typu molekúl zahŕňajú H2O, C2H2F 2 atď.
Aký je rozdiel medzi symetrickými a asymetrickými top molekulami?
Symetrické a asymetrické vrchné molekuly sú dva typy polyatomických molekúl. Kľúčový rozdiel medzi symetrickými a asymetrickými hornými molekulami je v tom, že symetrické horné molekuly majú jednu správnu rotačnú os a dva momenty zotrvačnosti, ktoré sú si navzájom rovné, zatiaľ čo asymetrické horné molekuly majú všetky hlavné zložky momentu zotrvačnosti navzájom odlišné. Zatiaľ čo symetrické horné molekuly majú dve osi navzájom rovnaké a druhá os je jedinečná, asymetrické horné molekuly majú všetky tri osi navzájom odlišné.
Infografika nižšie sumarizuje rozdiely medzi symetrickými a asymetrickými vrchnými molekulami.
Súhrn – symetrické vs asymetrické top molekuly
Polyatomické molekuly možno na základe ich rotačných spektier rozdeliť do štyroch skupín ako lineárne molekuly, sférické vrchné molekuly, symetrické vrchné molekuly a asymetrické vrchné molekuly. Kľúčový rozdiel medzi symetrickými a asymetrickými hornými molekulami je v tom, že symetrické horné molekuly majú jednu správnu rotačnú os a dva momenty zotrvačnosti, ktoré sú si navzájom rovné, zatiaľ čo asymetrické horné molekuly majú všetky hlavné zložky momentu zotrvačnosti navzájom odlišné.
S láskavým dovolením obrázka:
1. „Iodmetan-3D-balls“od Benjah-bmm27 – Vlastná práca (Public Domain) cez Commons Wikimedia
2. „Štruktúra molekúl vody“od Abdullaha Alturki99 – vlastná práca (CC BY-SA 4.0) prostredníctvom Commons Wikimedia
