12.5: El Grupo de Puntos C3v

Lo primero que debemos hacer antes de poder construir una representación matricial es elegir una base. Para\(NH_3\), we will select a basis \(\begin{pmatrix} s_N, s_1, s_2, s_3 \end{pmatrix}\) that consists of the valence s orbitals on the nitrogen and the three hydrogen atoms. We need to consider what happens to this basis when it is acted on by each of the symmetry operations in the \(C_{3v}\) point group, and determine the matrices that would be required to produce the same effect. The basis set and the symmetry operations in the \(C_{3v}\) point group are summarized in the figure below.

Los efectos de las operaciones de simetría sobre nuestra base elegida son los siguientes:

\[\begin{array}{ll} E & \begin{pmatrix} s_N, s_1, s_2, s_3 \end{pmatrix} \rightarrow \begin{pmatrix} s_N, s_1, s_2, s_3 \end{pmatrix} \\ C_3^+ & \begin{pmatrix} s_N, s_1, s_2, s_3 \end{pmatrix} \rightarrow \begin{pmatrix} s_N, s_2, s_3, s_1 \end{pmatrix} \\ C_3^- & \begin{pmatrix} s_N, s_1, s_2, s_3 \end{pmatrix} \rightarrow \begin{pmatrix} s_N, s_3, s_1, s_2 \end{pmatrix} \\ \sigma_v & \begin{pmatrix} s_N, s_1, s_2, s_3 \end{pmatrix} \rightarrow \begin{pmatrix} s_N, s_1, s_3, s_2 \end{pmatrix} \\ \sigma_v' & \begin{pmatrix} s_N, s_1, s_2, s_3 \end{pmatrix} \rightarrow \begin{pmatrix} s_N, s_2, s_1, s_3 \end{pmatrix} \\ \sigma_v'' & \begin{pmatrix} s_N, s_1, s_2, s_3 \end{pmatrix} \rightarrow \begin{pmatrix} s_N, s_3, s_2, s_1 \end{pmatrix} \end{array} \label{10.1} \]

Por inspección, las matrices que llevan a cabo las mismas transformaciones son:

\[\begin{array}{ll} \Gamma(E) & \begin{pmatrix} s_N, s_1, s_2, s_3 \end{pmatrix}\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} s_N, s_1, s_2, s_3 \end{pmatrix} \\ \Gamma(C_3^+) & \begin{pmatrix} s_N, s_1, s_2, s_3 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} s_N, s_2, s_3, s_1 \end{pmatrix} \\ \Gamma(C_3^-) & \begin{pmatrix} s_N, s_1, s_2, s_3 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} s_N, s_3, s_1, s_2 \end{pmatrix} \\ \Gamma(\sigma_v) & \begin{pmatrix} s_N, s_1, s_2, s_3 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} s_N, s_1, s_3, s_2 \end{pmatrix} \\ \Gamma(\sigma_v') & \begin{pmatrix} s_N, s_1, s_2, s_3 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} s_N, s_2, s_1, s_3 \end{pmatrix} \\ \Gamma(\sigma_v'') & \begin{pmatrix} s_N, s_1, s_2, s_3 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} s_N, s_3, s_2, s_1 \end{pmatrix} \end{array} \label{10.2} \]

Estas seis matrices, por lo tanto, forman una representación para la\(C_{3v}\) point group in the \(\begin{pmatrix} s_N, s_1, s_2, s_3 \end{pmatrix}\) basis. They multiplicación conjunta de acuerdo con la tabla de multiplicación grupal y satisfacen todos los requisitos para un grupo matemático.