Wat zijn optische isomeren?
Twee moleculen van dezelfde chemische samenstelling kunnen worden geconstrueerd met verschillende atomaire configuraties. Atomen in deze moleculen zijn anders gerangschikt en wanneer hun spiegelbeelden in dezelfde richting worden gedraaid, liggen de atomen in deze moleculen niet op één lijn. Deze moleculen staan ook bekend als chirale moleculen. Chirale moleculen kunnen niet op elkaar worden gelegd. Een isomeer is zo'n molecuul.
Een optisch isomeer is een molecuul dat invloed heeft op vlakgepolariseerd licht. Lichtgolven hebben specifieke frequenties. Gepolariseerd licht reist in golven op een specifiek vlak of trillingsfrequentie. Wanneer een enkele frequentie van licht door optische isomeren reist, wordt zijn vlak gedraaid. Deze rotatie kan met de klok mee of tegen de klok in, afhankelijk van de elektrische lading van de optische isomeren.
Wetenschappers testen meestal op optische isomeren met een polarimeter. Componenten van een polarimeter omvatten meestal een stuk gepolariseerd materiaal waar licht doorheen gaat, een buis die wordt gebruikt om een oplossing vast te houden, een roteerbare analysator en een oculair. De buis is gevuld met water, dat geen elektrische lading heeft, en de analysator wordt gedraaid zodat er geen licht doorheen kan worden gezien.
De polarisatoren worden meestal gekruist onder een hoek van 45 graden. Een oplossing met optische isomeren wordt aan het water toegevoegd en de analysator wordt gedraaid totdat er licht door het instrument heen komt. Op deze manier kan het effect van de isomeren worden gemeten en kan de rotatiehoek worden genoteerd.
Voorbeelden van isomeren zijn aminozuren, suikers en eiwitten. De verschillende smaken en geuren van sommige voedingsmiddelen kunnen worden toegeschreven aan de manier waarop de atomen in deze voedingsmiddelen zijn uitgelijnd. Receptoren in de mond en neus kunnen de smaak en het aroma van voedsel waarnemen op basis van hoe deze moleculen zijn gerangschikt en hoe ze op deze receptoren reageren.
Optische isomeren kunnen ook worden gebruikt om de zuiverheid van een chemische oplossing te meten. Ze kunnen bijvoorbeeld in de suikerindustrie worden gebruikt om de concentratie van suikersiroop in bulk te meten. In de geneeskunde wordt het gebruik van optische isomeren ontwikkeld om de bloedsuikerspiegel bij diabetici te meten. Optische mineralogie kan ook isomeren gebruiken om materialen in een dunne sectie minerale afzettingen te identificeren.
De scheiding van optische isomeren kan een nuttig hulpmiddel zijn voor wetenschappelijk onderzoek. Bij het bestuderen van aminozuren kunnen deze zuren worden gescheiden en gemeten met behulp van optische isomeren. Een stof die optische isomeren bevat, wordt door een vaste stof of vloeistof met elektrisch geladen atomen geleid en de optische isomeren worden gescheiden door de reactie van de elektrische lading van de oplossing en de isomeren. Optische isomeren komen veel voor in de natuurlijke chemie en kunnen in veel industrieën worden gebruikt, waaronder medisch onderzoek.