对称性与群论
镜面(mirror plane)
/ SIG-ma /
站在镜子前,你的左右两半会对调,可镜中的像依然认得出是你。当一个分子存在某个平面,沿它切下去能让一半正好是另一半的镜像时,这个分子就有一个镜面。把每个原子穿过该平面作反射,分子又落回自身。符号是 sigma。
化学家按镜面相对于主轴(最高阶 Cn 轴)的摆放方式给它们分类,而这些标记在你读字符表时很重要。竖直面 sigma-v 含有主轴(它沿主轴竖立);水平面 sigma-h 与主轴垂直(像桌面一样横切过去);二面角面 sigma-d 是一种特殊的竖直面,它还平分两条 C2 轴之间的夹角。水有两个 sigma-v 面;像 BF3 这样的平面分子既有一个 sigma-h(分子平面本身)又有若干 sigma-v 面;某些 D 型群中那些交错的平面就是 sigma-d。
镜面带有实打实的化学分量。凡是拥有任何镜面(或任何非真轴)的分子都能与自己的镜像重合,因而不可能手性——它没有"左右手之分"。镜面还限制了永久偶极矩能指向何方;而在字符表里,每个平面如何对待一个轨道或振动(反射后保持不变记 +1,符号翻转记 -1),正是告诉你某个振动是红外活性还是拉曼活性的那套记账。
三氟化硼(BF3)是平面三角形。三个氟原子共处一个平面(与 C3 轴垂直的水平面 sigma-h),另有三个竖直面 sigma-v,每个都含 C3 轴和一根 B-F 键。
BF3 有一个 sigma-h(分子平面)外加三个 sigma-v 面。
初学者常常漏掉平面分子"自身所在的分子平面"也是一个镜面。对一个平的分子来说,原子所在的那个平面本身就是一个 sigma——每个原子都反射到自己身上。
又称
另见