Nyckelskillnaden mellan symmetriska och asymmetriska toppmolekyler är att symmetriska toppmolekyler har en riktig rotationsaxel och två tröghetsmoment som är lika med varandra medan asymmetriska toppmolekyler har alla de huvudsakliga komponenterna i tröghetsmomentet olika från varandra.
Termen symmetriska och asymmetriska toppmolekyler faller under klassificeringen av polyatomära molekyler på basis av formen på den momentala ellipsoiden och de rena rotationsspektra. I allmänhet har polyatomiska molekyler komplexa rotationsspektra. Vi kan dela in dessa molekyler i fyra klasser för att tolka spektra. Denna klassificering görs baserat på formen av tröghetsmomentellipsoiden hos molekylen. De fyra klasserna inkluderar linjära molekyler, sfäriska toppmolekyler, symmetriska toppmolekyler och asymmetriska toppmolekyler.
Vad är symmetriska toppmolekyler?
Symmetriska toppmolekyler är polyatomiska molekyler som har en riktig rotationsaxel och två tröghetsmoment lika med varandra. Med andra ord har symmetriska toppmolekyler två huvudsakliga tröghetsmoment lika medan det tredje är unikt. Vi kan ytterligare dela in denna kategori i två grupper som prolatsymmetriska toppmolekyler och oblata symmetriska toppmolekyler.
Figur 01: Formen på CH3I-molekylen
Ett exempel på prolatsymmetriska toppmolekyler är CH3I. Det kan erhållas genom att ersätta en väteatom från metanmolekylen med en jodatom. Denna ersättning orsakar minskningen av molekylens symmetri från Td till C3v När vi betraktar C3 axeln (eller IA-axeln), atomerna som bidrar till rotationen är endast de lätta väteatomerna. Därför är tröghetsmomentet minst längs denna axel av molekylen. Det finns två andra axlar (IB och IC) som är vinkelräta mot denna C3-axel och dessa två vinkelräta axlar är lika med varandra. Därför är IA<IB=IC Linjära molekyler ett specialfall av prolatsymmetriska toppmolekyler eftersom de har sin IA=0. Dessutom har de oblata symmetriska toppmolekylerna sin IC som största axel medan IAär lika med IB Därför kan vi ge detta förhållande som, IA=IB<I C
Vad är asymmetriska toppmolekyler?
Asymmetriska toppmolekyler är en typ av polyatomiska molekyler som har alla huvudsakliga komponenter i tröghetsmomentet olika varandra. Med andra ord, en molekyl blir en asymmetrisk toppmolekyl om dess rotationsaxel av högre ordning är C2 eller om det inte finns någon korrekt rotationsaxel. Därför kan vi säga att detta är den minst symmetriska klassen av molekyler.
Figur 02: Vattenmolekyl
När man överväger förhållandet mellan molekylens axlar har den IA ≠ IB ≠ I C. Några exempel på den här typen av molekyler inkluderar H2O, C2H2F 2, etc.
Vad är skillnaden mellan symmetriska och asymmetriska toppmolekyler?
Symmetriska och asymmetriska toppmolekyler är två typer av polyatomära molekyler. Den viktigaste skillnaden mellan symmetriska och asymmetriska toppmolekyler är att symmetriska toppmolekyler har en riktig rotationsaxel och två tröghetsmoment som är lika med varandra medan asymmetriska toppmolekyler har alla huvudkomponenterna i tröghetsmomentet som skiljer sig från varandra. Medan symmetriska toppmolekyler har två axlar lika med varandra och den andra axeln är unik, har asymmetriska toppmolekyler alla tre olika axlar från varandra.
Nedan infographic sammanfattar skillnaderna mellan symmetriska och asymmetriska toppmolekyler.
Sammanfattning – symmetriska vs asymmetriska toppmolekyler
Polyatomiska molekyler kan delas in i fyra grupper som linjära molekyler, sfäriska toppmolekyler, symmetriska toppmolekyler och asymmetriska toppmolekyler, baserat på deras rotationsspektra. Den viktigaste skillnaden mellan symmetriska och asymmetriska toppmolekyler är att symmetriska toppmolekyler har en riktig rotationsaxel och två tröghetsmoment som är lika med varandra medan asymmetriska toppmolekyler har alla huvudkomponenterna i tröghetsmomentet olika varandra.
Bild med tillstånd:
1. "Jodomethane-3D-balls" Av Benjah-bmm27 - Eget arbete (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "Water Molecule Structure" av AbdullahAlturki99 - Eget arbete (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
