Química: ¿Por qué la simetría es tan importante para determinar la degeneración de un orbital molecular?

Puedes pensarlo en términos simples como transformaciones que no afectan las distancias relativas que afectan la energía.

La degeneración es cuando múltiples estados estacionarios comparten el mismo valor propio de energía (nivel). En términos simples, la energía no se ve afectada por ciertas transformaciones de simetría, especialmente aquellas que preservan la distancia (rotaciones, reflexiones, traslaciones).

Probablemente sepa que los electrones pueden tener espín opuesto y que dos electrones es la degeneración máxima dentro de un orbital, pero también que las colecciones de orbitales y orbitales híbridos pueden degenerarse si están relacionadas a través de transformaciones de simetría.

Sin embargo, se podría esperar que una operación sesgada afecte distancias relativas, por lo tanto, energías, y rompa la degeneración. Colocar átomos en campos externos puede romper la degeneración. El número de representaciones (irreductibles) del grupo de simetría determina el número de niveles de energía degenerados.

Cuando perturba un sistema con un potencial externo, las propiedades de simetría de ese potencial determinan la simetría neta en el sistema y, por lo tanto, el comportamiento de degeneración. Si no hay una simetría en común entre el potencial perturbador y el sistema, entonces se elimina toda la degeneración.

Esto también explica cómo las propiedades de simetría del dipolo electromagnético involucrado en las transiciones de electrones determina las velocidades a las que pueden ocurrir o no diferentes tipos de transiciones.