Operasi Simetri [PDF]

Citation preview

1



SIMETRI DAN TEORI GROUP



KIMIA ANORGANIK II TIM KIMIA ANORGANIK



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



Pendahuluan



2



Simetri  spectra atom dan molekul Teori group mengklasifikasikan dan memberi label tingkat energi suatu molekul dan kemungkinan transisi antara tingkat energi



Elemen Simetri dan operasi 1. Operasi Identitas (E)  operasi yang tidak menyebabkan perubahan dalam suatu molekul ♣ Setiap molekul mempunyai operasi identitas 2. Operasi Rotasi (Cn)  rotasi sempurna (proper rotation)  Operasi simetri yang sesuai dengan rotasi sumbu 360o/n



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



3 ♣ rotasi yang berlawanan dengan arah jarum jam sebagai rotasi positif



♣ H2O mempunyai C2 karena rotasi 360o/2 = 180o



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



4



♣



Suatu elemen Cn dengan n>2 menghasilkan lebih daripada satu operasi  pengaruh penerapan operasi lebih daripada sekali yang dihitung secara terpisah.



Contoh : ♣ Benzena mempunyai sumbu C6 tegak lurus terhadap bidang molekul yang sesuai dengan rotasi 360o/6 = 60o



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



5



♣ Rotasi oleh 120o adalah sama seperti rotasi 60o yang diikuti dengan rotasi 60o. Rotasi ditandai dengan C62  menunjukkan operasi C6 kuadrat  ditandai dengan C3 Contoh :



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



6



♣



Rotasi dengan 180o adalah sama jika tiga rotasi dengan 60o  ditandai dengan C63  kadang-kadang sebagai C2



Contoh :



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



7



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



8



♣ Ada juga 2 bentuk dari sumbu 3C2 pada permukaan suatu benzena : 1. rotasi melalui sumbu melewati atom (3C2' ) 2. rotasi melalui sumbu melewati pusat ikatan (3C2'' ) Contoh :



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



9



3. Operasi Refleksi (σ)  Operasi simetri yang sesuai dengan refleksi dalam bidang cermin Contoh : H2O mempunyai dua bidang refleksi yaitu :



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



1 0



♣ Bidang refleksi dibedakan dari satu dengan yang lainnya dengan tanda : σ h (horizontal), σ d (diagonal) dan σ v (vertikal).  Tanda terkait dengan hubungan antara bidang dan sumbu Cn yang lain. ♣ Bidang σ h terletak tegak lurus terhadap sumbu Cn, contoh :



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



1 1



♣ Suatu bidang σd membagi dua sumbu Cn ♣



Benzena mempunyai tiga sumbu C2 dimana pemotongan melalui atom-atom yang berlawanan dalam cincin ♣ Pembagian sumbu ini dan pemotongan melalui pusat ikatan C-C terletak bidang σd, contoh : bidang 3 σd



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



1 2



♣ Bidang σv mengandung suatu sumbu rotasi, contoh :



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



1 3



4. Operasi Inversi (i)  Operasi simetri yang sesuai dengan inverse melalui pusat  Koordinat (x,y,z) dari setiap atom dirubah menjadi (-x,-y,-z) Contoh :



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



Contoh lain dari operasi inversi



Jurusan Kimia FMIPA



1 4



Universitas Syiah Kuala



1 5



5. Operasi Improper Rotasi (Sn)



 Operasi



simetri yang sesuai dengan rotasi oleh (360o/n) diikuti dengan refleksi dalam bidang yang tegak lurus terhadap sumbu rotasi



♣ Sumbu Sn dapat lebih sulit untuk ditandai, contoh pada metana



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



Contoh operasi improper rotasi pada metana :



Jurusan Kimia FMIPA



1 6



Universitas Syiah Kuala



Contoh operasi improper rotasi pada benzena



1 7



♣ Ini adalah dua sumbu Sn dalam benzena. S6 :



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



1 8



♣ Ini adalah dua sumbu Sn dalam benzena. S3 :



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



1 9



♣ Ini adalah satu sumbu Sn dalam benzena. S2 = inversi:



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



Contoh-contoh elemen dan operasi simetri: 1. NH3



 Operasi simetri yang lengkap adalah E, 2C3, 3σv



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



2 0



2. PF5  Operasi simetri yang lengkap adalah E, 2C3, 3C2, σh, 2σ3 and 3σv



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



2 1



3. B2H6  Operasi simetri lengkap adalah E, C2(z), C2(y), C2(x), i, σ(xy), σ(xz) dan σ(yz) 2 2



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



Penentuan Point Group dari suatu molekul ♣ Molekul  set operasi simetri  point group molekul ♣ teori group  perlakuan matematika dari sifat suatu molekul ♣ teori group  orbital molekul dan vibrasi ♣ Penentuan point group suatu molekul  dengan mengikuti tahaptahap tertentu  klasifikasi molekul Tahap-tahap yang harus diikuti diberikan pada Gambar berikut :



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



2 3



2 4



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



2 5



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



Tahap-tahap penentuan point group 1. Tentukan apakah molekul termasuk kedalam simetri rendah atau tinggi. A. Group simetri rendah



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



2 6



B. Group simetri tinggi



Jurusan Kimia FMIPA



2 7



Universitas Syiah Kuala



2 8



2. Tentukan sumbu rotasi dengan nilai n yang paling tinggi atau Sumbu utama molekul.



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



2 9



3. Apakah molekul mempunyai sumbu C2 yang tegak lurus terhadap sumbu Cn?



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



4.



Apakah molekul memiliki bidang cermin (bidang horizontal, σh) tegak lurus dengan sumbu Cn?



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



3 0



5. Apakah molekul memiliki bidang cermin lain yang mengandung sumbu Cn?



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



3 1



3 2



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



6. Apakah terdapat sumbu S2n yang ko linear dengan sumbu Cn?



Semua molekul dalam kategori ini telah memiliki sumbu S2n.



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



3 3



Beberapa contoh Poin Group C dan D



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



3 4



3 5



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



3 6



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



Beberapa contoh Penentuan Poin Group 1. CO2: CO2 adalah linear dan mempunyai pusat simetri : D∞h Contoh :



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



3 7



3 8 2. XeF4: XeF4 tidak linear, mempunyai hanya satu C4, mempunyai Cn, Cn yang paling tinggi mempunyai n = 4, 2C2 tegak lurus, σh: D4h Contoh :



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



3 9



3. [Ni(en)3]2+:[Ni(en)3]2+ tidak linear, mempunyai hanya satu C3, mempunyai Cn, Cn yang paling tinggi mempunyai n = 3, 2C2 tegak lurus, bukan σh, bukan σd : D3



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



4 0



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



Polaritas



4 1



♣ Hanya molekul-molekul yang mempunyai point group Cn, Cnv dan Cs adalah polar ♣ molekul yang mempunyai point group Cn dan Cnv  Momen dipol  sepanjang sumbu simetri Contoh :



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



Kiralitas



4 2



♣ molekul-molekul yang tidak mempunyai sumbu Sn  chiral ♣ meliputi bidang cermin dan pusat inversi seperti S2=s dan S1=i. Contoh :



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



4 3



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala



Referensi



4 4



1. Cotton, F.A., G. Wilkinson dan P.L. Gaus (1991),” Basic Inorganic Chemistry,” John Wiley and Sons, New York. 2. Crabtree, R. H. (1994),” The Organometallic of The Transition Metals,” Edisi kedua, John Wiley and Sons, Kanada 3. Huheey, J. E. E. A. Keiter dan R. L. Keiter (1993),” Inorganic Chemistry,” Harper-Collins College Pubilsher, New York. 4. Mieslerr, G. L. dan D. A. Tarr (1991),” Inorganic Chemistry,” Prentice Hall, New Jersey. 5. Shriver, D.F. P.W. Atkins dan C.H. Langford (1990),” Inorganic Chemistry,” W.H. Freeman and Company, New York.



Jurusan Kimia FMIPA



Universitas Syiah Kuala