Activitatea optică a fost observată pentru prima dată în 1811. Arago în cristale de cuarț. În 1815, domnul .. Băieții au descoperit activitatea optică a lichidelor pure (terebentină) și apoi soluțiile și vaporii de multe, în principal, substanțe organice. Zh.Bio constatat că rotația planul de polarizare este în sens orar sau antiorar când caută spre cursul razelor de lumină și în consecință, divizată în substanța dextrogiră optic activ (prin rotație în mod pozitiv, adică în sens orar) și levogiră (rotativ negativ). Valoarea observată a unghiului de rotație al planului de polarizare în cazul unei soluții este legată de grosimea probei și de concentrația substanței optic active.
Substanțele optic active sunt numai acele substanțe care prezintă activitate optică naturală. Există, de asemenea, activitate optică artificială sau indusă. Ea prezintă substanțe inactive optic atunci când sunt plasate într-un câmp magnetic (efect Faraday).
1.1 Substanțe optic active
Substanțele optic active sunt împărțite în două tipuri.
Primul tip includ pe cei care au optic activi doar în faza cristalină (cuart, cinabru). Al doilea tip include substanțe care sunt activi optic în orice stare de agregare (de exemplu, zahăr, camfor, acid tartric). In primul tip activitate optică este o proprietate a cristalului ca un întreg, dar moleculele sau ionii care formeaza cristalul, un optic inactiv. Cristalele substanțelor optic active există întotdeauna în două forme - dreapta și stânga; în care rețeaua cristalină a dreapta oglinda simetric rețelei cristaline și fără viraje la stânga și mișcările cristalelor din stânga și dreapta nu pot fi combinate între ele. Activitatea optică a formelor de cristale de dreapta și stânga are semne diferite și este identică în valoare absolută (în aceleași condiții externe). Formele drept și stâng de cristale se numesc antipozi optici.
În compușii din cel de-al doilea tip, activitatea optică se datorează structurii diszimetrice a moleculelor în sine. Dacă imaginea oglindă a unei molecule nu poate fi suprapusă pe original prin rotații și deplasări, molecula este optic activă; dacă o astfel de suprapunere este posibilă, molecula este optic inactivă. (O oglindă este înțeleasă ca un reflector care se află în afara unei molecule, iar reflexia oferă o reprezentare a întregii molecule).
Moleculele asimetrice și moleculele diszimetrice nu sunt aceleași. Moleculele asimetrice nu au elemente de simetrie, în timp ce în moleculele diszimetrice rămân unele elemente de simetrie. Disimetria este o încălcare a simetriei maxime a obiectului. Activitatea optică se manifestă prin toate moleculele asimetrice, dar nu toate moleculele diszimetrice. Activitatea optică este asociată numai cu disimetrie, ceea ce determină incompatibilitatea obiectului cu imaginea sa oglindă. Acest tip de disimetrie, numit chiralitate. Obiectele chirale sunt incompatibile în spațiu și sunt reprezentate ca imagini oglindite unele de altele. Optic molecula activă este chiral, achiral și inactiv optic, cu toate acestea, în cazul în care molecula nu poate fi combinat cu imaginea sa în oglindă, imaginea în oglindă a celorlalte corespunde diferitelor molecule, care, în principiu, pot fi sintetizați. Imaginea oglindă sintetizată a unei molecule chirale va fi izomerul său optic real. Un compus pur optic are numai două izomeri optici (deoarece o singură imagine în oglindă corespunde fiecărui obiect). Izomerii optici sunt numiți enantiomeri (sau uneori enantiomorfe). Rotația specifică a enantiomerilor este aceeași în magnitudine absolută și opusă semnului: un enantiomer este stângaci, iar al doilea este dextrootator. Pe lângă semnul rotației, toate celelalte proprietăți fizice și chimice ale enantiomerilor în faza gazoasă, precum și în mediul lichid achiral, sunt aceleași. Cu toate acestea, dacă mediul lichid este chiral (de exemplu, un reactiv sau catalizator chiral sau solventul în sine este chiral), proprietățile enantiomerilor încep să difere. Când interacționează cu alți compuși chirali care răspund la izomeria oglindă a moleculelor, enantiomerii reacționează cu rate diferite. Se remarcă în mod deosebit diferența dintre efectele fiziologice și biochimice ale enantiomerilor, care este asociată reactivilor și catalizatorilor biologici enantiomerici. Astfel, proteinele naturale constau în izomeri optici stângi ai aminoacizilor și, prin urmare, aminoacizii dreptaci în mod artificial sintetizați de către organism nu sunt digerați; drojdia fermentează numai izomerii potriviți ai zaharurilor, fără a afecta stânga etc. Regula generală este că enantiomerii prezintă proprietăți identice într-un mediu simetric (achirali), dar într-un asimetric (chiral), înconjurate de proprietățile lor pot varia, Această proprietate este folosită în sinteza asimetrică și cataliză. Un amestec de cantități egale de enantiomeri, deși compus din molecule chirale, este optic inactiv, deoarece Rotația egală în magnitudine și opusă în semn este compensată reciproc. Astfel de amestecuri sunt numite amestecuri racemice sau racemați. În stare gazoasă, în fază de soluție și proprietățile lichide ale racemaților coincid în general cu cele ale enantiomerilor puri, dar în proprietățile stării solide, cum ar fi punctul de topire, căldură de topire, solubilitatea, de obicei diferite.
1.2 Cauzele fizice ale activității optice
Într-un mediu achiral, doi enantiomeri au aceleași proprietăți chimice și fizice, dar pot fi ușor diferențiate una de alta printr-o interacțiune specifică cu lumina. Un enantiomer rotește planul de polarizare lineynopolyarizovannogo luminii (-plan polarizate) spre dreapta, iar celălalt enantiomer - exact același unghi la stânga.
1.2 a. Modelul fenomenologic
Modelul fenomenologică a propus Fresnel activitate optică chiar și în 1823. Ea se bazează pe teoria val de lumină, și din punctul de vedere al științei moderne, nu este suficient de riguroasă. Cu toate acestea, acest model oferă o idee foarte clară a motivelor pentru activitatea optică și alte fenomene legate de absorbția luminii de către o substanță chirale în cadrul electrodinamicii clasice, de aceea este adesea folosit în prezent.
Conform noțiunilor clasice, lineynopolyarizovanny (plan-polarizate) lumina este caracterizat prin aceea că vectorii săi constituenți ai timpului dependent câmpului electric (E) și câmpurile magnetice (H) oscilează în plane reciproc perpendiculare și variațiile lor sunt sinusoidal în timp și spațiu. Lumina plane-polarizată poate fi privită ca o combinație a razelor polarizate circular și stânga-dreapta care se mișcă în fază unul față de celălalt. Dacă punctul de plecare al timpului 1 vectorilor electrice ale grinzilor polarizat circular din stânga și dreapta sunt orientate în sus, la punctul 2 vectorul fascicul dreapta este orientat spre dreapta și vectorul fascicul stânga spre stânga (așa cum se vede în direcția de mișcare a fasciculului de-a lungul axei z). La punctul 3 vectorii cele două grinzi sunt orientate în jos la raze dreapta vector 4 este orientat fascicul vector stânga și la dreapta, etc. Astfel, razele polarizate circular-dreapta și stânga au, respectiv, helicitatea dreaptă și cea stângă a rotației vectorului câmpului electric. Suma acestor dă fasciculul plan de raze într-un spațiu-timp punctele 1,3 și 5 vectori sunt însumate, ca la punctele 2 și 4 sunt anulate reciproc. Distanța dintre punctele 1 și 5 corespunde unei rotații a spiralei drepte sau stângi sau a lungimii unei valuri plane.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: