Симметрия в химии. Презентация «Симметрия в физики и химии

Симметрия проявляется в многообразных структурах неорганического мира и живой природы. В мире неживой природы кристаллы - яркий пример симметрии.

А что такое кристалл? Твердое тело, имеющее естественную форму многогранника. Характерная особенность того или иного вещества состоит в постоянстве углов между соответственными гранями и ребрами для всех образов кристаллов одного и того же вещества.

Что же касается формы граней, числа граней и ребер, и величины кристалла, то для одного и того же вещества они могут значительно отличаться друг от друга.

Для каждого данного вещества существует своя, присущая только ему идеальная форма его кристалла. Эта форма обладает свойством симметрии, т. е. свойством кристаллов совмещаться с собой в различных положениях путём поворотов, отражений, параллельных переносов. Среди элементов симметрии различаются оси симметрии, плоскости симметрии, центр симметрии.

Внутреннее устройство кристалла представляется в виде пространственной решётки, в одинаковых ячейках которой, имеющих форму параллелепипедов, размещены по законам симметрии одинаковые мельчайшие частицы - молекулы, атомы, ионы и их группы. Многие, если не все, кристаллы более или менее легко раскалываются по некоторым строго определённым плоскостям. Это явление называется спайностью и свидетельствует о том, что механические свойства кристаллов анизотропны т. е. не одинаковы по разным направлениям. Свойство кристаллов - совмещаться с собой в различных положениях путём поворотов, отражений, параллельных переносов либо части или комбинации этих операций. Кристаллические многогранники симметричны: их грани и ребра могут быть совмещены друг с другом с помощью операций симметрии относительно плоскости, оси или центра симметрии. Выросшие в равновесных условиях кристаллы имеют форму правильных многогранников той или иной симметрии, грани кристаллы - плоские, ребра между гранями прямолинейные. Углы между соответствующими гранями К. одного и того же вещества постоянны.

Симметрию кристаллов можно изучать в двух различных аспектах:

1. Первый аспект – симметрия огранки кристаллов, то есть симметрия внешней формы кристаллов.

В этом случае кристалл представляет собой выпуклый многогранник, и соответственно можно рассматривать виды симметрии характерные для выпуклых многогранников.

Например, кристалл кварца. Внешняя его форма такова, что поворотом на 1200 вокруг оси 3 он может быть совмещен сам с собой, то есть в его огранке проявляется поворотная симметрия.

Кристалл силиката натрия преобразуется в себя отражением в плоскости симметрии m – симметрия относительно плоскости.

Кристаллы поваренной соли (NaCl) имеют форму куба, кристаллы алюминиево-калиевых квасцов (K}