対称性は分子のエネルギーを下げるか?

自然はなぜ対称性を好むのですか?なぜ対称性が低下しているのですか?私は、化学者たちの周りにあるこの行に沿って、声明を聞いています。ここではいくつかの例を示します。

https://physics.stackexchange.com/questions/135671/nature-favours-symmetry

https://books.google.com/books?id=WkRy8b0F2HwC&pg=PA153&dq=nature+favors+symmetry&hl=en&sa=X&ei=V__fVPvpGsuxggSptIG4AQ&ved=0CDAQ6AEwAw

IBrF2 - van der Waals repulsions - and number of unique bond angles (The more symmetric conformation of the molecule is probably preferred).

そう:

1)上記の記述のいずれかは真ですか?もしそうなら、あなたは例を挙げることができますか?

2)私はその陳述が少なくともある程度は間違っていると思う。シクロブタジエンを考えてみましょう...正方形ではありません。 四角形です。

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$ H_2S_2O_5 $は対称ではありません。神話が破られた!
追加された 著者 Tripps,
よく対称性があまり好きではありません。自然はそれを好むが、どこにでもあるわけではない。
追加された 著者 Tripps,
@ Rohinb97あなたが命名した分子の意義は何ですか?
追加された 著者 Dissenter,

3 答え

シンメトリーはエネルギーを下げる場合に好まれますが、常にそうとは限りません。

私の高校の化学教師は親しみを持っていました。化学システムは、ほとんどの場合、常に最も低いエネルギー構成に向かいます。 (私は「ほとんど」を挿入します。これは、通常はエントロピーのためにそうでない場合があるためです)。

そう、はい、多くのものは対称であり、これは通常エネルギーを低下させます。

あなたは良い反例を挙げる。シクロブタジエンは正方形ではない。正方形のシクロブタジエンは二ラジカルであるため、対称破壊(すなわち、ヤーン・テラー歪み)を受け、矩形になる。

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ここでは、矩形歪みが全エネルギーを低くしていることがわかります。一方の軌道はエネルギーが下がり、二重占有になります。もう一方はエネルギーが上がり、空になります。

ベンゼンはどうですか?なぜそれが対称であるのに対して、二重シングルダブルであるか、ボンド交代か?

まあ、この場合、対称(芳香族)バージョンはエネルギーが低いです。 (図、 Chemwiki

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追加された

Jahn-Teller定理はほぼ反対である:

縮退電子状態の非線形分子系は不安定であり、歪みを受けてより低い対称性とより低いエネルギーの系を形成し、それによって縮重を除去する

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追加された

なぜ自然は「対称性」を好むのですか?

     

なぜ対称性が低下しているのですか?

     

上記の記述のどれですか?

事は「真」か「偽」かです。条件はバイナリで、「やや真実」はありません。その意味で、上記の記述は誤りです。自然界には多くの非対称的なものがたくさんあります。

  • The human heart is not symmetrically positioned within the human body.
  • The narwhal's tusk is helically grooved and projects from the left side of the jaw.
  • You are not symmetric with the person standing next to you.
  • Like people, most snowflakes are different one from another (see here).
  • The staggered conformation ($\ce{D_{3d}}$, lower symmetry) of ethane is lower in energy than the eclipsed conformation ($\ce{D_{3h}}$, higher symmetry).
  • Cyclooctatetraene exists in a tub shaped conformation with 4-fold symmetry, rather than planar with 8-fold symmetry.
  • Cyclobutane exists in a puckered $\ce{D_{2d}}$ geometry rather than a planar geometry with 4-fold symmetry.
  • Cyclohexane exists in a chair conformation with a 3-fold axis of symmetry rather than a planar configuration with 6-fold symmetry.

これらの例から、より高い対称性が常に好ましいとは言えないことがわかります。対称配置が好ましい状況では、

  • 生きた構造上に同じ腕や手配をするために必要なコードが少なくてすむ(DNA)
  • 対称性の高い構造を作成することで、静電反発力を最小限に抑えることができます(例:メタンは平面ではなく四面体です)。

対称配置が優先されない状況では、進化的利点または立体的静電反発、高共役(エタン配座)などが他の要因よりも重要である。

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追加された
@JanDvorakは、エタンが$ \ ce {D_ {3d}〜(C_3〜+ 3C_2〜+〜3 \ sigma _ {\ mathrm {v}})} $;エクリプスエタンは$ \ ce {D_ {3h}〜(C_3〜+〜3C_2〜+〜3 \ sigma _ {\ mathrm {v}}〜+〜\ sigma_ {h}このため、私は$ \ ce {D_ {nh}} $よりも高い対称性で$ \ ce {D_ {nh}} $を常に見てきました
追加された 著者 Mike Schall,
「エタンのジグザグ構造(低対称性)は、エクリプス構造(高対称性)よりもエネルギーが低い」実際、いずれの場合も対称グループは同じ大きさです。いずれの場合も、軸に平行な鏡面対称性を有する3回の回転対称性があり、また、くすんだ立体配座は、鏡像異性体が持たない余分な鏡対称性を有するが、視差立体配座は余分な点対称性を有する。さらに、点の対称性は、球に沿って点を分配することで通常より優れています - すべてのプラトニックなソリッドのうち、四面体には1つしかありません。
追加された 著者 Michał Rudnicki,
D3dもi(反転)
追加された 著者 Franco Zadunaisky,