Д. Равновесные конфигурации

Сформулированный выше результат о симметрии потенциальной поверхности в какой-то степени противоречит здравому смыслу, поскольку достаточно привычно считать, что молекула NH3 имеет форму треугольной пирамиды, С2Н4 — плоская и т. д. Однако эти привычные представления связаны ведь с равновесными конфигурациями ядер молекулы, т. е. с конфигурациями, отвечающими минимумам на потенциальной поверхности. Поэтому в действительности никакого противоречия нет: утверждение о симметрии относится ко всей поверхности в целом, а то, что на ней могут быть экстремальные точки и не обладающие этой симметрией, в частности точки, отвечающие положениям равновесия, не должно вызывать никаких неясностей и отрицательных эмоций. Однако относительно всех экстремальных точек на потенциальной поверхности можно сформулировать еще два полезных утверждения:

• 1. Конфигурация ядер, отвечающая максимально допустимой для молекулы симметрии, всегда соответствует экстремуму на потенциальной поверхности (минимуму, максимуму или седлу) по отношению к таким деформациям, при которых эта симметрия понижается; деформации, сохраняющие максимальную симметрию, порождают на потенциальной поверхности хребты, ложбины и точки перевала.
• 2. Если на потенциальной поверхности есть минимум (или другой экстремум), не отвечающий максимально симметричной конфигурации, то операциями группы максиматьной симметрии он воспроизводится в других областях потенциальной поверхности. Иными словами, этот минимум размножается, репродуцируется на потенциальной поверхности операциями симметрии максимальной группы. Так, для NH3 равновесная конфигурация соответствует симметрии Сз", означая тем самым, что на потенциальной поверхности есть два эквивалентных минимума, а конфигурация более высокой симметрии D₃/_; (т.е. плоская треугольная) отвечает максимуму на пути перехода от одного минимума к другому.

Следует отметить, что операции симметрии, сводящиеся к простым поворотам системы координат как целого, не должны приводить к подобному процессу размножения минимумов, поскольку они не меняют расположение ядер друг относительно друга, а потенциальная поверхность строится именно в относительных координатах. Такие повороты влияют на тип симметрии волновой функции, определяющей вращение ядер, но не на свойства потенциальной поверхности.