题目
苯分子 C_6H_6 的分子点群是A. C_(6v)B. D_6C. D_(6h)D. O_h
苯分子 $C_6H_6$ 的分子点群是
A. $C_{6v}$
B. $D_6$
C. $D_{6h}$
D. $O_h$
题目解答
答案
C. $D_{6h}$
解析
本题考查分子点群的判断,解题思路是根据分子的对称性元素来确定其所属的点群。具体步骤如下:
- 确定分子的旋转轴:
- 苯分子($C_6H_6$)具有一个垂直于分子平面且通过分子中心的 $C_6$ 轴,即绕该轴旋转 $\frac{360^{\circ}}{6}=60^{\circ}$ 后分子与自身重合。
- 同时,在分子平面内有 6 个 $C_2$ 轴,其中 3 个 $C_2$ 轴分别通过相对的碳原子,另外 3 个 $C_2$ 轴分别通过相对碳 - 碳键的中点。
- 确定分子的镜面:
- 有一个垂直于分子平面且通过分子中心的 $\sigma_h$ 镜面。
- 还有 6 个包含 $C_6$ 轴的 $\sigma_v$ 镜面。
- 确定分子的对称中心:
- 苯分子存在对称中心 $i$,即分子中任意一点通过对称中心反演后与另一点重合。
- 根据分子点群的分类规则:
- 具有一个 $C_n$ 轴和 $n$ 个垂直于 $C_n$ 轴的 $C_2$ 轴的分子属于 $D_n$ 点群。由于苯分子有 $C_6$ 轴和 6 个 $C_2$ 轴,所以它属于 $D_6$ 类型。
- 当分子除了具有 $D_n$ 点群的对称性元素外,还具有一个垂直于 $C_n$ 轴的 $\sigma_h$ 镜面时,分子属于 $D_{nh}$ 点群。苯分子有 $\sigma_h$ 镜面,所以它属于 $D_{6h}$ 点群。