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Tutorial MenueIR- und Raman-SpektroskopieLerneinheit 4 von 19

Symmetriebetrachtungen und Punktgruppen

Symmetrie - Einführung

Der Begriff Symmetrie stammt vom griechischen Wort symmetria und kann mit Gleichmaß übersetzt werden. Wird das Wort Symmetrie auf das tägliche Leben bezogen, verbindet man damit gleichmäßige Proportionen, Harmonie und Regelmäßigkeit. In der Chemie kommt der Struktur und damit der Symmetrie eines Moleküls große Beachtung zu, da hierdurch wesentliche Eigenschaften der Stoffe bestimmt werden können.

Auch für die Schwingungsspektroskopie ist die Symmetrie von großer Bedeutung, da die Aktivität einer Schwingung im IR- bzw. Raman-Spektrum von der Symmetrie des betreffenden Moleküls abhängt.

Da sich die vielen existierenden Moleküle in ihrer Symmetrie unterscheiden, musste ein System entwickelt werden, welches diese Vielzahl von Molekülen aufgrund ihrer Symmetrieeigenschaften klassifiziert. Zu diesem Zweck werden zunächst alle Symmetrieelemente eines Moleküls bestimmt. Stimmen alle Elemente zweier Moleküle überein, gehören sie zur gleichen Gruppe. Dies trifft zum Beispiel für Methan und Tetrachlorkohlenstoff zu, da beide tetraedrisch aufgebaut sind. Dagegen gehört Ammoniak als pyramidales Molekül nicht zu der Gruppe der Tetraeder.

Symmetrieelement
Ein Symmetrieelement ist ein geometrischer Ort (Punkt, Fläche oder Gerade) an dem eine Symmetrieoperation ausgeführt wird.
Symmetrieoperation
Mit einer Symmetrieoperation wird ein Objekt in eine andere Lage überführt, die sich von der ursprünglichen Lage nicht unterscheidet.

Symmetriesymbole

Für die Bezeichnung von Symmetrieoperationen bzw. Symmetrieelementen verwendet man Symbole, welche international bekannt sind. Zwei Arten von Symbolen werden hierfür angewandt:

  • Symbole nach Schoenflies
  • Symbole nach Hermann-Mauguin (Internationale Symbole)

Die Symbole nach Schoenflies sind die älteren und werden in der Schwingungsspektroskopie bevorzugt genutzt. Die Symbole nach Hermann-Mauguin haben dagegen in der Kristallographie größere Bedeutung. (Die Hermann-Mauguin-Symbole werden im Folgenden mit angegeben bzw. stehen in Klammern hinter den Schoenflies-Symbolen.)

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