Поляризация света и оптическая активность - Оптические изомеры и их влияние на организм человека

В начале 19 в. английский физик, астроном и врач Томас Юнг показал, что свет можно рассматривать как волну. Французский физик Огюстен Френель установил, что световые волны - поперечные: колебания в них происходят перпендикулярно направлению движения. Уже в 20 в. было установлено, что свет - это электромагнитная волна, наподобие радиоволны, только длина волны у света намного меньше. Колебания электрического поля происходят только перпендикулярно направлению светового луча. В обычном свете колебания происходят случайно, во всех направлениях. Но, пройдя через некоторые кристаллы, например, турмалина или исландского шпата (разновидность СаСО3), свет приобретает особые свойства: кристалл как бы "срезает" все колебания электрического поля, кроме одного, расположенного в определенной плоскости.

Французский физик Этьен Луи Малюс полагал, что свет состоит из частиц с двумя полюсами - "северным" и "южным", и в свете, прошедшем через исландский шпат, все полюсы повернуты в одну сторону. Поэтому он назвал такой свет поляризованным. Было обнаружено, что свет частично поляризуется, отражаясь под некоторыми углами от блестящих поверхностей диэлектриков, например, от стекла, или преломляясь в них. Теория Малюса не подтвердилась, однако название осталось. Глаз человека не может отличить обычный свет от поляризованного, однако это легко сделать с помощью простейших оптических приборов - поляриметров.

Выяснилось, что при прохождении поляризованного света через некоторые вещества происходит интересное явление: плоскость, в которой расположены "стрелки" колеблющегося электрического поля, постепенно поворачивается вокруг оси, вдоль которой идет луч. Впервые это явление обнаружил в 1811 французский физик Франсуа Доминик Араго у кристаллов кварца. Природные кристаллы кварца имеют неправильное, асимметричное строение, причем они бывают двух типов, которые отличаются по своей форме, как предмет от своего зеркального изображения. Эти кристаллы вращают плоскость поляризации света в противоположных направлениях; их назвали право - и левовращающими.

В 1815 другой французский физик Жан Батист Био и немецкий физик Томас Зеебек, исследуя некоторые органические вещества(сахар, скипидар) доказали, что оптическая активность может быть связана не только с асимметрией кристаллов, но и с каким-то неизвестным свойством самих молекул. Оказалось, что, как и в случае кристаллов, некоторые химические соединения могут существовать в виде как право-, так и левовращающих разновидностей, причем самый тщательный химический анализ не обнаруживает между ними никаких различий! Фактически это был новый тип изомерии, которую назвали оптической изомерией. Оказалось, что кроме право - и левовращающих, есть и третий тип изомеров - оптически неактивные. Это обнаружил в 1830 знаменитый немецкий химик Йенс Якоб Берцелиус на примере виноградной (дигидроксиянтарной) кислоты НООС-СН(ОН)-СН(ОН)-СООН: эта кислота оптически неактивна, а винная кислота точно такого же состава обладает в растворе правым вращением. Позднее была открыта и не встречающаяся в природе "левая" винная кислота - антипод правовращающей.

Похожие статьи




Поляризация света и оптическая активность - Оптические изомеры и их влияние на организм человека

Предыдущая | Следующая