対称型トップ分子と非対称型トップ分子の重要な違いは、対称型トップ分子は回転軸が正しく、2つの慣性モーメントが互いに等しいのに対し、非対称型トップ分子は回転慣性の主成分が異なることである。

対称トップ分子と非対称トップ分子は、運動量楕円体の形と純粋な回転スペクトルから多原子分子として分類される。一般に、多原子分子は複雑な回転スペクトルを持つ。スペクトルを解釈するために、これらの分子を4つのカテゴリーに分類することができる。この分類は、分子の回転慣性の楕円体の形状に基づくものである。この4つのクラスには、線形分子、球状トップ分子、対称トップ分子、非対称トップ分子が含まれる。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. 対称型トップレベル分子とは 3. 非対称型トップレベル分子とは 4. 並置比較 - トップレベル分子の対称型と非対称型の表形式 5. まとめ

対称型トップ分子は何ですか？

対称トップ分子とは、適切な回転軸を持ち、互いに等しい2つの慣性モーメントを持つ多原子分子のことである。つまり、左右対称のトップ分子では、2つの主慣性モーメントが互いに等しく、3つ目の主慣性モーメントはユニークである。さらに、このような分子を、長い対称型トップ分子と平らな対称型トップ分子の2つに分類することができる。

図01：CH3I分子の形状

長対称性トップの分子の例として、メタン分子の水素原子をヨウ素原子に置き換えることで得られるCH3Iがある。この置換により、分子の対称性はTdからC3vに低下し、C3軸（またはIA軸）を考えると、回転に関与する原子は軽水素原子のみとなる。そのため、分子のこの軸に沿った回転の慣性は最小である。このC3軸に直交する他の2つの軸（IB、IC）があり、この2つの直交軸は互いに等しくなっています。さらに、平板な円対称トップ分子の最大軸はICであり、IAとIBは等しいので、この関係はIA = IB< ICと書くことができる。

非対称型トップ分子は何ですか？

非対称トップ分子とは、回転慣性の主要成分がすべて互いに異なる多原子分子のことである。つまり、高次の回転軸がC2である場合、あるいは適当な回転軸がない場合に非対称トップ分子となる。したがって、これは最も非対称な分子のクラスであると言える。

図02：水の分子

分子軸の関係を考えると、IA≠IB≠ICとなる。 このような分子の例として、H2O、C2H2F2などがある。

シンメトリックと非対称型トップ分子の違い

非対称分子と多原子分子という2つのタイプがある。対称型トップ分子と非対称型トップ分子の重要な違いは、対称型トップ分子は回転軸が正しく、2つの慣性モーメントが互いに等しいのに対し、非対称型トップ分子は回転慣性の主成分が異なることである。対称型トップ分子では、2つの軸が等しく、もう1つの軸がユニークであるのに対し、非対称型トップ分子では、3つの軸がすべて異なっている。

次のインフォグラフィックは、対称型と非対称型のトップレベル分子の違いをまとめたものです。

概要 - シンメトリック vs. 非対称型トップ分子

多原子分子の回転スペクトルから、線形分子、球状トップ分子、対称トップ分子、非対称トップ分子の4種類に大別される。対称型トップ分子と非対称型トップ分子の重要な違いは、対称型トップ分子は回転軸が正しく、回転慣性のモーメントが2つ互いに等しいのに対し、非対称型トップ分子は回転慣性の主成分が異なる点である。