AlegsaOnline.com

Kas yra molekulinė simetrija: apibrėžimas, teorija ir taikymai chemijoje

Sužinokite, kas yra molekulinė simetrija: aiški definicija, grupių teorijos pagrindai, spektroskopija ir praktiniai taikymai chemijoje — nuo orbitalių iki kristalografijos.

Autorius: Leandro Alegsa

28-01-2026

Molekulinė simetrija yra esminė chemijos idėja, apibūdinanti, kaip molekulėms būdingi geometriniai atvaizdavimo dėsningumai ir pasikartojimai. Simetrijos savybės leidžia molekules skirstyti į klases pagal jų geometriją ir, remiantis tuo, numatyti arba paaiškinti daugelį molekulių cheminių savybių, pvz., spektro charakteristikas, molekulinių orbitų sąveikas ar reaktyvumą.

Simetrijos elementai ir operacijos

Simetrija aprašoma per tam tikrus elementus ir operacijas, kurios paliečia molekulę, bet palieka ją išoriškai nepakitusią. Pagrindiniai elementai:

Identitetas (E) – jokios operacijos; visada egzistuoja;
Sukimosi ašis (C_n) – molekulė apsisuka apie ašį 360°/n kampu;
Veidrodinis atspindys (σ) – atvaizdavimas per simetrijos plokštumą;
Inversija (i) – visi atstumai nuo centro apverčiami į priešingą kryptį;
Improper sukimasis (S_n) – sukimasis apie ašį kartu su veidrodiniu atvaizdavimu.

Taškų grupės ir grupių teorija

Molekulės, turinčios tas pačias simetrijos operacijas, priskiriamos prie vienos taškų (point) grupės. Taškų grupės ir jų savybės yra formalizuotos grupių teorija. Grupių teorija suteikia įrankius:

nustatyti energijos lygių degenaracijas,
užrašyti charakteristines lenteles (character tables) ir pagal jas prognozuoti, kokie judesiai arba orbitės priklauso tam tikriems simetrijos tipams,
taikyti taisykles molekulinių orbitalių konstravimui ir selekcijos taisykles spektroskopijoje.

Grupių teorija ypač naudinga nagrinėjant molekulinių orbitalių simetriją — tai svarbu tiek Hiukelio (Hückel) metodu grindžiamiems elektroniniams modeliams (grupių teorija. ir Hiukelio koncepcija kartu leidžia paprastinti π-sistemos aprašymą), tiek sudėtingesnėse ligandų lauko ar MO teorijose.

Kaip nustatoma molekulinė simetrija — paprasti žingsniai

Norint priskirti molekulę taškų grupei, dažniausiai atliekami šie žingsniai:

1) Nubrėžkite molekulės geometriją ir raskite visas akivaizdžias simetrijos plokštumas bei ašis.
2) Patikrinkite, ar yra inversijos centras arba improper sukimai.
3) Palyginkite rastų operacijų rinkinį su standartinėmis taškų grupių lentelėmis.
4) Naudokite charakterių lenteles, kad nustatytumėte, kaip atitinkamos vibracijos ar orbitės transformuojasi pagal grupės reprezentacijas.

Praktikoje tai padeda atskirti pavyzdžiui C_2v (vanduo), T_d (metanas) ar linijines D_∞h-tipo grupes (pvz., CO₂) — kiekviena grupė turi savitus požymius ir atitinkamas spektro požymių taisykles.

Eksperimentiniai ir skaičiavimų metodai

Molekulinę simetriją nustatome tiek eksperimentais, tiek teoriniais metodais. Pagrindiniai eksperimentiniai būdai:

Rentgeno spindulių kristalografija — tiesiogiai nustato atomų išsidėstymą kristale ir leidžia išskleisti simetrijos elementus kristalų sluoksnyje;
Spektroskopijos metodai (infraraudonųjų spindulių, Raman, UV–Vis, NMR) — analizuojant spektrų linijas ir jų aktyvumą pagal simetriją galima atpažinti tam tikras vibracijas arba elektronines perėjimus;
kompiuteriniai skaičiavimai (DFT, ab initio) — leidžia optimizuoti struktūras ir tikrinti simetrijos elementus skaitmeniniu būdu.

Taikymai chemijoje

Spektroskopija: Simetrija nurodo, kurios vibracijos bus IR aktyvios arba Raman aktyvios. Charakterių lentelės padeda suformuluoti selekcijos taisykles, kurios riboja leidžiamus perėjimus.
Molekulinių orbitalių analizė: Simetrijos klasifikacija leidžia suskirstyti orbitas pagal jų reprodukcijas ir nustatyti, kurios orbitos gali sąveikauti. Tai naudojama Hiukelio metodu (grupių teorija. ir molekulinių orbitalių analizė), ligandų lauko teorijoje ir kvantinėje chemijoje.
Reakcijų mechanizmai: Simetrija yra esminė taisyklėse, kurios aprašo, ar tam tikri perėjimai yra termodinamiškai ir kinetiškai leidžiami. Tai apima Vudvardo-Hofmano taisykles, kurios grindžia orbitalių simetrijos principus organinėse perjungimo reakcijose.
Kristalografija ir medžiagų savybės: Didesnio masto simetrijos aprašymas (pvz., kristalų sistemų teorija) padeda prognozuoti medžiagų fizikines savybes, tokių kaip optiniai ar elektroniniai parametrai.

Pavyzdžiai ir jų reikšmė

Vanduo (H₂O): tipinė C_2v simetrija — tai paaiškina, kurios vibracijos yra IR aktyvios.
Metanas (CH₄): turi T_d simetriją — aukštas simetrijos laipsnis lemia degeneruotus orbitų rinkinius.
Benzenas (C₆H₆): aukštos simetrijos sistema; simetrija paaiškina π-orbitalių pasiskirstymą ir aromatinio stabilumo ypatybes.
CO₂: linijinė molekulė, kurios simetrija lemia, kad tam tikros vibracijos (simetrinė stūmimo vibracija) yra IR neaktyvi, bet Raman aktyvi.

Kaip tai naudinga praktikoje

Žinant molekulinę simetriją, chemikas gali:

greičiau interpretuoti spektro duomenis;
prognozuoti, kurios cheminės reakcijos arba perėjimai yra leidžiami;
sukurti paprastesnes modelines sistemas MO analizėms ir efektyviau taikyti skaičiavimus;
suprasti, kaip struktūra susijusi su medžiagų savybėmis kristaliniu lygmeniu.

Molekulinė simetrija yra universali priemonė, jungianti eksperimentus (rentgeno spindulių kristalografija, spektroskopija) ir teoriją (grupių teorija, Hiukelio metodai, ligandų lauko teorija ir Vudvardo-Hofmano taisyklės). Gebėjimas atpažinti ir pritaikyti simetrijos principus žymiai supaprastina cheminius skaičiavimus ir padeda tiksliau interpretuoti molekulių elgseną.

Istorinės aplinkybės

1929 m. fizikas Hansas Betė, tyrinėdamas ligandų lauko teoriją, naudojo taškinių grupių operacijų simbolius. Eugene'as Wigneris naudojo grupių teoriją atominės spektroskopijos atrankos taisyklėms paaiškinti. Pirmąsias simbolių lenteles, susijusias su vibraciniais spektrais, sudarė László Tisza (1933 m.). Robertas Mullikenas pirmasis paskelbė simbolių lenteles anglų kalba (1933 m.). E. Braitas Vilsonas (E. Bright Wilson) 1934 m. jas panaudojo vibracinių normaliųjų modų simetrijai nuspėti. Visą 32 kristalografinių taškų grupių rinkinį 1936 m. paskelbė Rosenthalis ir Murphy.

Simetrijos sąvokos

Matematinė grupių teorija buvo pritaikyta molekulėms simetrijai tirti.

Elementai

Molekulės simetriją galima apibūdinti 5 tipų simetrijos elementais.

Simetrijos ašis: ašis, apie kurią pasukus 360 ∘ n {\displaystyle {\tfrac {360^{\circ }}}{n}}}, ${\tfrac {360^{\circ }}{n}}$ molekulė atrodo identiška molekulei prieš pasukimą. Tai taip pat vadinama n kartų sukimosi ašimi ir sutrumpintai vadinama Cn. Pavyzdžiai yra _C2 vandenyje ir _C3 amoniake. Molekulė gali turėti daugiau nei vieną simetrijos ašį; ta, kuri turi didžiausią n, vadinama pagrindine ašimi ir pagal susitarimą Dekarto koordinačių sistemoje jai suteikiama z ašis.
Simetrijos plokštuma: atspindžio plokštuma, per kurią gaunama identiška pradinės molekulės kopija. Ji taip pat vadinama veidrodine plokštuma ir sutrumpintai žymima σ. Vanduo turi dvi tokias plokštumas: viena yra pačios molekulės plokštumoje, kita - statmena (stačiu kampu) jai. Su pagrindine ašimi lygiagreti simetrijos plokštuma vadinama vertikaliąja (σv), o jai statmena - horizontaliąja (σh). Egzistuoja ir trečias simetrijos plokštumos tipas: jei vertikali simetrijos plokštuma papildomai kerta kampą tarp dviejų pagrindinei ašiai statmenų dviejų kartų sukimosi ašių, plokštuma vadinama dihedrine (σd). Simetrijos plokštumą taip pat galima identifikuoti pagal jos Dekarto orientaciją, pavyzdžiui, (xz) arba (yz).

Simetrijos centras arba inversijos centras, sutrumpintai i. Molekulė turi simetrijos centrą, kai bet kuris molekulės atomas turi identišką atomą, esantį diametraliai priešais šį centrą tokiu pat atstumu nuo jo. Centre gali būti arba nebūti atomo. Pavyzdžiai: ksenono tetrafluoridas (XeF4), kuriame inversijos centras yra Xe atomas, ir benzenas (_C6H6), kuriame inversijos centras yra žiedo centre.
Sukimosi-atspindžio ašis: ašis, apie kurią sukantis 360 ∘ n {\displaystyle {\tfrac {360^{\circ }}{n}}} ${\tfrac {360^{\circ }}{n}}$ , po kurio seka atspindys į jai statmeną plokštumą, molekulė lieka nepakitusi. Ji taip pat vadinama n kartų netinkama sukimosi ašimi ir sutrumpintai vadinama Sn, kai n būtinai yra lyginis skaičius. Pavyzdžių yra tetraedriniame silicio tetrafluoride, turinčiame tris S4 ašis, ir pakopinėje etano konformacijoje, turinčioje vieną S6 ašį.
Identitetas (taip pat E), iš vokiškojo "Einheit", reiškiančio vienybę. Jis vadinamas "Identitetu", nes yra panašus į skaičių vienas (vienetas) daugybos atveju. (Kai skaičius dauginamas iš vieneto, atsakymas yra pradinis skaičius.) Šis simetrijos elementas reiškia, kad nieko nesikeičia. Šį elementą turi kiekviena molekulė. Identiteto simetrijos elementas padeda chemikams naudotis matematine grupių teorija.

Operacijos

Kiekvienas iš penkių simetrijos elementų turi simetrijos operaciją. Kai kalbama apie operaciją, o ne apie simetrijos elementą, vartojamas "caret" simbolis (^). Taigi Ĉn yra molekulės sukimasis aplink ašį, o Ê yra tapatybės operacija. Su simetrijos elementu gali būti susijusi daugiau nei viena simetrijos operacija. Kadangi _C1 yra lygiavertis E, _{S1 -} σ, o _S2 - i, visas simetrijos operacijas galima klasifikuoti kaip tinkamus arba netinkamus sukimus.

Taškų grupės

Taškų grupė - tai matematinę grupę sudarančių simetrijos operacijų rinkinys, kuriame bent vienas taškas išlieka nekintamas, veikiant visoms grupės operacijoms. Kristalografinė taškinė grupė yra taškinė grupė, kuri veikia su transliacine simetrija trijuose matmenyse. Iš viso yra 32 kristalografinės taškų grupės, iš kurių 30 yra svarbios chemijai. Mokslininkai taškinėms grupėms klasifikuoti naudoja Šenflio užrašą.

Grupių teorija

Matematika apibrėžia grupę. Simetrijos operacijų rinkinys sudaro grupę, kai:

bet kurių dviejų operacijų nuoseklaus taikymo (sudėties) rezultatas taip pat yra grupės narys (uždarymas).
operacijų taikymas yra asociatyvus: A(BC) = (AB)C
grupėje yra tapatybės operacija, žymima E, tokia, kad AE = EA = A bet kuriai grupės operacijai A.
Kiekvienai grupės operacijai A grupėje yra atvirkštinis elementas A-1, kuriam AA-1 = A-1A = E

Grupės tvarka yra tos grupės simetrijos operacijų skaičius.

Pavyzdžiui, vandens molekulės taškinė grupė yra _C2v, o simetrijos operacijos E, _C2, σv ir σv'. Taigi jos eilės tvarka yra 4. Kiekviena operacija yra jos atvirkštinė. Kaip uždarumo pavyzdys, _C2 sukimas, po kurio seka σv atspindys, yra σv' simetrijos operacija: σv*C2 = σv'. (Atkreipkite dėmesį, kad "Operacija A, po kurios seka B, kad susidarytų C" rašoma BA = C).

Kitas pavyzdys - amoniako molekulė, kuri yra piramidės formos, turinti trigubą sukimosi ašį ir tris veidrodines plokštumas, kurios tarpusavyje sudaro 120° kampą. Kiekvienoje veidrodinėje plokštumoje yra N-H ryšys ir ji kerta H-N-H ryšio kampą, priešingą šiam ryšiui. Taigi amoniako molekulė priklauso _C3v taškinei grupei, kurios tvarka yra 6: tapatybės elementas E, dvi sukimosi operacijos _C3 ir C32 ir trys veidrodinės atspindžio plokštumos σv, σv' ir σv".

Bendros taškų grupės

Toliau lentelėje pateikiamas taškų grupių sąrašas su tipinėmis molekulėmis. Į struktūros aprašymą įtrauktos įprastos molekulių formos, pagrįstos VSEPR teorija.

Taškų grupė	Simetrijos elementai	Paprastas aprašymas, chiralinis, jei taikoma	Iliustracinės rūšys
_C1	E	nėra simetrijos, chiralinis	CFClBrH, lizergo rūgštis
_Cs	E σh	plokštuminis, jokios kitos simetrijos	tionilo chloridas, hipochloro rūgštis
_Ci	E i	Inversijos centras	anti-1,2-dichlor-1,2-dibrometano
C∞v	E 2C∞ σv	linijinis	vandenilio chloridas, dikarbonato monoksidas
D∞h	E 2C∞ ∞σi i 2S∞ ∞C2	linijinis su inversijos centru	dihidrogenas, azido anijonas, anglies dioksidas
_C2	E _C2	"atviros knygos geometrija", chiralinė	vandenilio peroksidas
_C3	E _C3	sraigtas, chiralinis	trifenilfosfinas
_C2h	E _C2 i σh	plokštuminis su inversijos centru	trans-1,2-dichloretileno
_C3h	E _C3 C32 σh S3 S35	propeleris	Boro rūgštis
_C2v	E _C2 σv(xz) σv'(yz)	kampinis (_H2O) arba pjūklelis (SF4)	vanduo, sieros tetrafluoridas, sulfurilo fluoridas
_C3v	E 2C3 3σv	trikampė piramidė	amoniakas, fosforo oksichloridas
_C4v	E 2C4 _C2 2σv 2σd	kvadratinės piramidės formos	ksenono oksitetrafluoridas
D2	E _C2(x) _C2(y) _C2(z)	sukinys, chiralinis	cikloheksano sukinio konformacija
D3	E _C3(z) 3C2	triguba spiralė, chiralinė	Tris(etilendiamino) kobalto(III) katijonas
D2h	E _C2(z) _C2(y) _C2(x) i σ(xy) σ(xz) σ(yz)	plokštuminis su inversijos centru	etileno, dinitrogen tetroksido, diborano
D3h	E 2C3 3C2 σh 2S3 3σv	trikampė plokštuminė arba trikampė bipiramidinė	boro trifluoridas, fosforo pentachloridas
D4h	E 2C4 _C2 2C2' 2C2 i 2S4 σh 2σv 2σd	kvadratinis plokštuminis	ksenono tetrafluoridas
D5h	E 2C5 2C52 5C2 σh 2S5 2S53 5σv	penkiakampė	rutenocenas, užtemdytas ferocenas, C70 fulerenas
D6h	E 2C6 2C3 _C2 3C2' 3C2 i 3S3 2S63 σh 3σd 3σv	Šešiakampis	benzenas, bis(benzen)chromas
D2d	E 2S4 _C2 2C2' 2σd	90° posūkis	alenas, tetrasieros tetranitridas
D3d	E _C3 3C2 i 2S6 3σd	60° posūkis	etanas (pakopinis rotameras), cikloheksano kėdės konformacija
D4d	E 2S8 2C4 2S83 _C2 4C2' 4σd	45° posūkis	dimangano dekarbonilas (pakopinis rotameris)
D5d	E 2C5 2C52 5C2 i 3S103 2S10 5σd	36° posūkis	ferocenas (pakopinis rotameras)
Td	E 8C3 3C2 6S4 6σd	tetraedras	metanas, fosforo pentoksidas, adamantanas
	E 8C3 6C2 6C4 3C2 i 6S4 8S6 3σh 6σd	oktaedrinis arba kubinis	kubanas, sieros heksafluoridas
_Ih	E 12C5 12C52 20C3 15C2 i 12S10 12S103 20S6 15σ	ikosaedrinis	C60, B12H122-

Atstovybės

Simetrijos operacijas galima užrašyti įvairiais būdais. Geras būdas jas užrašyti yra naudojant matricas. Bet kurį vektorių, vaizduojantį tašką Dekarto koordinatėse, padauginus į kairę, gaunama nauja taško vieta, transformuota simetrijos operacija. Operacijų sudėtis atliekama dauginant iš matricų. _C2v pavyzdyje tai yra:

[ - 1 0 0 0 0 - 1 0 0 0 0 1 ] ⏟ C 2 × [ 1 0 0 0 0 - 1 0 0 0 0 1 ] ⏟ σ v = [ - 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 ] ⏟ σ v ′ {\displaystyle \underbrace {\begin{bmatrix}-1&0&0\\0&-1&0\\0&0&1\\\end{bmatrix}} _{C_{2}}\times \underbrace {\begin{bmatrix}1&0&0\\0&-1&0\\0&0&1\\\end{bmatrix}} _{\sigma _{v}}=\underbrace {\begin{bmatrix}-1&0&0\\0&1&0\\0&0&1\\\end{bmatrix}} _{\sigma '_{v}}} $\underbrace {\begin{bmatrix}-1&0&0\\0&-1&0\\0&0&1\\\end{bmatrix}} _{C_{2}}\times \underbrace {\begin{bmatrix}1&0&0\\0&-1&0\\0&0&1\\\end{bmatrix}} _{\sigma _{v}}=\underbrace {\begin{bmatrix}-1&0&0\\0&1&0\\0&0&1\\\end{bmatrix}} _{\sigma '_{v}}$

Nors tokių atvaizdavimų (daiktų pavaizdavimo būdų) yra begalinis skaičius, dažniausiai naudojami neredukuojamieji grupės atvaizdavimai, nes visus kitus grupės atvaizdavimus galima aprašyti kaip tiesinę neredukuojamųjų atvaizdavimų kombinaciją. (Chemikai naudoja irrepus, kad surūšiuotų simetrijos grupes ir kalbėtų apie jų savybes.

Rašmenų lentelės

Kiekvienos taškinės grupės simbolių lentelėje apibendrinama informacija apie jos simetrijos operacijas ir neredukuojamus atvaizdus. Lentelės yra kvadratinės, nes neatkuriamų atvaizdų ir simetrijos operacijų grupių visada yra po lygiai.

Pati lentelė sudaryta iš ženklų, kurie parodo, kaip pasikeičia tam tikras neredukuojamas atvaizdas, kai jam pritaikoma (uždedama) tam tikra simetrijos operacija. Bet kokia simetrijos operacija, atliekama molekulės taškinėje grupėje, veikianti pačią molekulę, jos nepakeičia. Tačiau veikiant bendrąją esybę (daiktą), pavyzdžiui, vektorių ar orbitalę, taip nebūtinai atsitinka. Vektorius gali pakeisti ženklą arba kryptį, o orbitalė - tipą. Paprastoms taškų grupėms reikšmės yra 1 arba -1: 1 reiškia, kad simetrijos veiksmas nekeičia vektoriaus ar orbitos ženklo ar fazės (simetrinis veiksmas), o -1 reiškia ženklo pasikeitimą (asimetrinis veiksmas).

Atvaizdai žymimi pagal tam tikras taisykles:

A, kai sukimasis aplink pagrindinę ašį yra simetriškas
B, kai sukimasis aplink pagrindinę ašį yra asimetriškas
E ir T yra atitinkamai dvigubai ir trigubai degeneruotos reprezentacijos
kai taškų grupė turi inversijos centrą, indeksas g (vokiškai: gerade arba lyginis) reiškia, kad ženklas nesikeičia, o indeksas u (ungerade arba nelyginis) reiškia ženklo pasikeitimą inversijos atžvilgiu.
su taškų grupėmis C∞v ir D∞h simboliai pasiskolinti iš kampinio momento aprašymo: Σ, Π, Δ.

Lentelėse taip pat nurodomi Dekarto pagrindo vektoriai, sukimosi apie juos ir jų kvadratinės funkcijos, transformuotos grupės simetrijos operacijomis. Lentelėje taip pat nurodyta, kuris neredukuojamasis atvaizdas transformuojasi tokiu pat būdu (dešinėje lentelių pusėje). Chemikai tuo naudojasi, nes chemiškai svarbios orbitalės (ypač p ir d orbitalės) turi tas pačias simetrijas kaip ir šie dariniai.

Toliau pateikiama _C2v simetrijos taškų grupės simbolių lentelė:

_C2v	E	_C2	σv(xz)	σv'(yz)
_A1	1	1	1	1	z	x2, y2, z2
_A2	1	1	-1	-1	_Rz	xy
_B1	1	-1	1	-1	x, _Ry	xz
_B2	1	-1	-1	1	y, Rx	yz

Pavyzdžiui, vanduo (_H2O), kurio _C2v simetrija aprašyta pirmiau. Deguonies 2px orbitalė yra orientuota statmenai molekulės plokštumai ir keičia ženklą atlikus _C2 ir σv'(yz) operaciją, tačiau išlieka nepakitusi atlikus kitas dvi operacijas (akivaizdu, kad tapatybės operacijos ženklas visada yra +1). Taigi šios orbitalės ženklų rinkinys yra {1, -1, 1, -1}, atitinkantis _B1 neredukuojamąjį atvaizdavimą. Panašiai matome, kad 2pz orbitalė yra simetriška _A1 neredukuojamam atvaizdui, 2py _B2, o 3dxy orbitalė _A2. Šie ir kiti priskyrimai pateikti dviejuose dešiniausiuose lentelės stulpeliuose.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra molekulinė simetrija?

A: Molekulinė simetrija - tai chemijos sąvoka, apibūdinanti molekulių simetriją ir skirstanti jas į grupes pagal jų savybes.

K: Kodėl molekulinė simetrija svarbi chemijoje?

A: Molekulinė simetrija svarbi chemijoje, nes pagal ją galima nuspėti arba paaiškinti daugelį molekulės cheminių savybių. Chemikai tyrinėja simetriją, norėdami paaiškinti, kaip sudaromi kristalai ir kaip reaguoja cheminės medžiagos.

Klausimas: Kaip molekulinė simetrija padeda nuspėti cheminės reakcijos produktą?

A: Reaguojančių medžiagų molekulinė simetrija gali padėti nuspėti, kaip susidarys reakcijos produktas ir kokia energija reikalinga reakcijai.

K: Kas yra grupių teorija chemijoje?

A: Grupių teorija - tai populiari chemijos idėja, kuri naudojama molekulių ir molekulinių orbitų simetrijai tirti. Ji taip pat naudojama Hiukelio metode, ligandų lauko teorijoje ir Woodwardo-Hoffmanno taisyklėse.

Klausimas: Kaip kristalinės sistemos naudojamos kristalografinei simetrijai apibūdinti?

A.: Kristalų sistemos naudojamos kristalografinei simetrijai apibūdinti biriose medžiagose. Jos naudojamos atomų išsidėstymui kristalinėje gardelėje apibūdinti.

K: Kaip mokslininkai nustato molekulinę simetriją?

A: Mokslininkai nustato molekulinę simetriją naudodami rentgeno spindulių kristalografiją ir kitas spektroskopijos formas. Spektroskopiniai užrašai grindžiami faktais, paimtais iš molekulinės simetrijos.

K: Kodėl molekulinės simetrijos tyrimas yra svarbus siekiant suprasti chemines reakcijas?

A: Molekulinės simetrijos tyrimas yra svarbus cheminėms reakcijoms suprasti, nes juo galima numatyti arba paaiškinti daugelį molekulės cheminių savybių. Taip pat galima numatyti reakcijos produktą ir reakcijai reikalingą energiją.