Co to jest aktywność optyczna?

Cząsteczki jednej substancji często mają te same właściwości, ale mogą być zorientowane inaczej, jak dla osób leworęcznych lub praworęcznych. Światło spolaryzowane w jednym kierunku może przechodzić przez strukturę taką jak kryształ i obracać się w jednym lub drugim kierunku. Jeśli mają tendencję do rozpraszania światła w ten sposób, mają te same cechy i wydają się być odbiciami lustrzanymi, cząsteczki te są często nazywane enancjomerami chiralnymi. Aktywność optyczna odnosi się do tego, w jaki sposób chiralna substancja może obracać polaryzację światła i powodować, że staje się ciemniejszy. Polarymetr to przyrząd, który jest często używany do pomiaru tej aktywności, przy użyciu próbki materiału do przetestowania jego aktywności optycznej z pierwszej ręki.

Struktura molekularna substancji zazwyczaj określa związek między chiralnością a aktywnością optyczną. W zależności od materiału płaszczyznę spolaryzowanego światła można skierować w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Dwie identyczne cząsteczki, które wpływają na światło w przeciwnych kierunkach, nazywane są enancjomerami. Taka sama ilość zwykle anuluje efekt. Jeśli jednak jedna chiralna substancja dominuje nad drugą, jej właściwości będą obracać fale świetlne w odpowiednim kierunku.

Polarymetr jest często używany do pomiaru aktywności optycznej. Przedni filtr polaryzuje przychodzące światło, które przechodzi przez rurkę wypełnioną mierzoną próbką. Zazwyczaj na końcu rurki i przeszłości znajduje się analizator, w którym efekt można zaobserwować ludzkim okiem. Jeśli światło spolaryzowane w płaszczyźnie zostanie obrócone, wówczas jest ono ogólnie ciemniejsze, a efektowi temu można przeciwdziałać, obracając soczewkę analizującą. Poziom aktywności optycznej można określić za pomocą wzoru liczby stopni obrotu tej soczewki.

Aktywność optyczną często mierzy się w chemii organicznej, zwykle w atomach węgla. Można go również zobaczyć w optycznie czynnych związkach, takich jak cukier, a nawet glicyna, aminokwas. W każdej z tych substancji są dwie niemal identyczne formy cząsteczki. Wiedza, która z nich wymaga eksperymentów, ale często jest ważna w przypadku farmaceutyków. Niektóre leki stosowane w depresji i zapaleniu stawów mają niekorzystne skutki zdrowotne w swoich chiralnych postaciach, dlatego jedną formę cząsteczki należy odfiltrować.

Odkryta w połowie XIX wieku aktywność optyczna została po raz pierwszy zastosowana do identyfikacji kryształów kwasu winowego we francuskim winie. Jest badany w czasach współczesnych w zakresie mechaniki kwantowej, a także pól elektrycznych i magnetycznych. Aktywność optyczna występuje zarówno w cząsteczkach organicznych, jak i nieorganicznych.