Was sind optische Isomere?
Zwei Moleküle des gleichen chemischen Aufbaus können mit unterschiedlichen Atomkonfigurationen konstruiert werden. Atome in diesen Molekülen sind unterschiedlich angeordnet, und wenn ihre Spiegelbilder in dieselbe Richtung gedreht werden, richten sich die Atome in diesen Molekülen nicht miteinander aus. Diese Moleküle werden auch als chirale Moleküle bezeichnet. Chirale Moleküle können nicht überlagert werden. Ein Isomer ist ein solches Molekül.
Ein optisches Isomer ist ein Molekül, das das planar polarisierte Licht beeinflusst. Lichtwellen haben bestimmte Frequenzen. Polarisiertes Licht bewegt sich in Wellen auf einer bestimmten Ebene oder Schwingungsfrequenz. Wenn eine einzelne Lichtfrequenz durch optische Isomere wandert, wird ihre Ebene gedreht. Diese Drehung kann abhängig von der elektrischen Ladung der optischen Isomere im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn erfolgen.
Wissenschaftler testen normalerweise mit einem Polarimeter auf optische Isomere. Zu den Komponenten eines Polarimeters gehören normalerweise ein Stück polarisiertes Material, durch das Licht hindurchgeht, eine Röhre, die zum Halten einer Lösung verwendet wird, ein drehbarer Analysator und ein Okular. Das Röhrchen ist mit Wasser gefüllt, das keine elektrische Ladung aufweist, und der Analysator ist so gedreht, dass kein Licht durch das Röhrchen hindurchtreten kann.
Die Polarisatoren sind normalerweise in einem Winkel von 45 Grad gekreuzt. Eine Lösung, die optische Isomere enthält, wird zu dem Wasser gegeben und der Analysator wird gedreht, bis Licht durch das Instrument kommen kann. Auf diese Weise kann die Wirkung der Isomeren gemessen und der Drehwinkel notiert werden.
Beispiele für Isomere sind Aminosäuren, Zucker und Proteine. Die unterschiedlichen Geschmäcker und Gerüche einiger Lebensmittel lassen sich auf die Ausrichtung der Atome in diesen Lebensmitteln zurückführen. Rezeptoren in Mund und Nase können den Geschmack und das Aroma von Lebensmitteln wahrnehmen, je nachdem, wie diese Moleküle angeordnet sind und wie sie auf diese Rezeptoren reagieren.
Mit optischen Isomeren kann auch die Reinheit einer chemischen Lösung gemessen werden. Zum Beispiel können sie in der Zuckerindustrie verwendet werden, um die Konzentration von Zuckersirup zu messen. In der Medizin wird die Verwendung von optischen Isomeren zur Messung des Blutzuckerspiegels bei Diabetikern entwickelt. Die optische Mineralogie kann auch Isomere verwenden, um Materialien in einem dünnen Abschnitt von Mineralablagerungen zu identifizieren.
Die Trennung von optischen Isomeren kann ein nützliches Instrument für die wissenschaftliche Forschung sein. Bei der Untersuchung von Aminosäuren können diese Säuren unter Verwendung von optischen Isomeren getrennt und gemessen werden. Eine Substanz, die optische Isomere enthält, wird durch einen Feststoff oder eine Flüssigkeit geleitet, die elektrisch geladene Atome aufweist, und die optischen Isomere werden durch die Reaktion der elektrischen Ladung der Lösung und der Isomere getrennt. Optische Isomere sind in der Naturchemie weit verbreitet und können in vielen Branchen einschließlich der medizinischen Forschung eingesetzt werden.