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Molekülsymmetrie und Punktgruppen
Zwei Apps zur Symmetrie von Molekülen. Für die Ausbildung zur Labortechnikerin oder zum Labortechniker und für alle, die Punktgruppen bestimmen lernen.
Symmetrieelemente und Punktgruppen in 3D
Du wählst ein Molekül und drehst es frei. Drehachsen und Spiegelebenen lassen sich einblenden. Jede Symmetrieoperation kannst du dir als Animation zeigen lassen.
Die App enthält sieben Moleküle mit unterschiedlichen Punktgruppen: Wasser (C₂ᵥ), Methan (Td), Allen (D₂d), Bromchlormethan (Cₛ), Bromchlorfluormethan (C₁), cis-1,2-Dibromethen (C₂ᵥ) und trans-1,2-Dibromethen (C₂ₕ).
Bedienung: Ziehen dreht das Molekül frei. Mit gedrückter Umschalttaste oder rechter Maustaste drehst du um die Hauptachse. Scrollen zoomt.
Die App läuft hier direkt auf der Seite.
Drehspiegelung Sn
Eine Drehspiegelung Sn ist eine Drehung um 360°/n um die Hauptachse, gefolgt von einer Spiegelung an der Ebene senkrecht zu dieser Achse.
In der App verfolgst du, wie aus einem einzelnen Punkt durch wiederholtes Anwenden der ganze Orbit entsteht, als feste Skizze und als Animation. Zur Auswahl stehen S₁ (entspricht Cₛ), S₂ (entspricht Cᵢ), S₃ (entspricht C₃ₕ), S₄ und S₆ (entspricht C₃ᵢ).
Die App läuft hier direkt auf der Seite.
Aufgaben zu den Apps
1. cis- und trans-1,2-Dibromethen haben dieselbe Summenformel. Blende bei beiden die Symmetrieelemente ein. Welches Element hat nur das trans-Isomer?
Lösung zeigen
Ein Inversionszentrum.
2. Bromchlorfluormethan hat die Punktgruppe C₁. Was bedeutet das?
Lösung zeigen
Außer der Identität gibt es kein Symmetrieelement. Das Molekül ist chiral.
3. Warum ist S₂ dasselbe wie eine Inversion?
Lösung zeigen
Drehung um 180° und Spiegelung an der senkrechten Ebene bringen jeden Punkt auf die gegenüberliegende Seite des Zentrums.
Fragen zu Punktgruppen
Was ist eine Punktgruppe?
Die Menge aller Symmetrieoperationen, die ein Molekül in sich selbst überführen. Bei allen Operationen bleibt mindestens ein Punkt an seinem Platz, daher der Name.
Wozu braucht man Punktgruppen?
Mit der Punktgruppe lässt sich zum Beispiel vorhersagen, ob ein Molekül chiral ist oder ein Dipolmoment hat. In der Spektroskopie bestimmt sie, welche Schwingungen sichtbar sind.