Связь между молекулярной симметрией и спектроскопическими свойствами молекул является важной темой в молекулярной спектроскопии. Симметрия молекулы оказывает значительное влияние на ее спектральные характеристики и интерпретацию получаемых спектров.

Определение симметрии: Молекулярная симметрия определяется путем анализа разделения молекулы на её симметричные элементы (оси, плоскости отражения и центральные симметрии). Для описания симметрии используются группы симметрии, такие как точки группы и их представления.

Фундаментальные переходы: Симметрия молекулы влияет на доступные электронные и вибрационные переходы. Например, в молекулах с высокой симметрией некоторые переходы могут быть запрещены по правилу селекции, поскольку симметрии начального и конечного состояний не совпадают. Это упрощает анализ спектров и позволяет предсказать, какие линии должны отсутствовать.

Упрощение интерпретации спектров: Если молекула обладает высокой симметрией, это часто упрощает интерпретацию её спектров. Например, в спектрах IR и Raman-спектроскопии можно легче предсказать, какие вибрационные режимы активны, а какие — нет, в зависимости от симметрии молекулы. Это же правило применимо и к ЭПР, и к другим видам спектроскопии.

Случаи сложной симметрии: Напротив, молекулы с низкой симметрией могут проявлять более сложные спектры, так как множество переходов может быть разрешено. Это может затруднить их анализ, так как спектры могут содержать больше линий, и сложно предсказать, какие из них активны.

Кристаллические поля: В кристаллах симметрия оказывает влияние на электронные уровни и спектры, как, например, в твердых теле вокруг переходных металлов, где кристаллическое поле может вызывать расщепление уровней.

Таким образом, знание симметрии молекулы помогает предсказывать и интерпретировать ее спектроскопические свойства, как и уровень сложности этих свойств. Чем выше симметрия, тем проще анализ, в то время как низкая симметрия может создавать более сложные и богатые спектры для анализа.