Atywność optyczna

 Na sam początek - nie zraź się trochę obcymi terminami naukowymi i ciężkim tekstem - przeczytaj kilka razy żeby zrozumieć, to naprawdę jest ciekawe.

Z Wikipedii:

Aktywność optyczna, skręcalność optyczna, lub czynność optyczna - właściwość niektórych związków chemicznych polegająca na zdolności skręcania płaszczyzny polaryzacji światła spolaryzowanego. Skręcalność optyczna jest rodzajem dwójłomności, powiązanym zjawiskiem związanym z absorpcją światła jest dichroizm kołowy.

A 'po ludzku' oznacza to że pewne związki zdolne są do 'odwrócenia' bądź 'skręcenia' płaszczyzny świata i odbicia go w taki sposób że nie będzie zgadzało się jego lustrzane odbicie. Najprostszy przykład to lewa i prawa dłoń - są praktycznie identyczne, ale nie da się ich nałożyć na siebie (np.gdyby je obrócić). Wiąże się z tym chiralność o której bardzo ciekawy tekst znalazłem na dość starej stronie (ostatnia aktualizacja 25.06.2002) ale świetnie wyjaśnia ten problem. Gorąco polecam do lektury (do 5 minut).

 

A tutaj macie parę fragmentów dla niecierpliwych i leniwych.


Prawie wszystkie (poza glicyną i aminokwasami mającymi więcej centrów dyssymetrii) aminokwasy mogą istnieć w postaci dwóch izomerów optycznych: “L” i “D”. W typowych białkach i peptydach spotykanych w organizmach żywych występują jednak niemal wyłącznie aminokwasy szeregu “L”. Nielicznymi wyjątkami są pewne peptydy pełniące tak specjalne funkcje, jak np. antybiotyki peptydowe. Na homochiralność aminokwasów (i cukrów) występujących w żywych organizmach zwrócił uwagę Ludwik Pasteur już w 1860 roku.
Można więc postawić dwa pytania:
- dlaczego natura wybrała tylko jedną z dwu możliwości struktury przestrzennej ?
- dlaczego tą formą jest szereg izomerów właśnie “L” ?

Próbując wyjaśnić celowość rozwiązania pierwszego problemu, można ponownie odwołać się do analogii z handlem wyrobami metalowymi. Do typowego zastosowania śrub i nakrętek do celów konstrukcyjnych jest rzeczą zupełnie obojętną, czy używa się śrub/nakrętek gwintowanych prawo- czy lewoskrętnie. Gdyby jednak w obrocie znajdowały się oba asortymenty takich wyrobów, utrudniłoby to niezmiernie operowanie nimi. Przy kompletowaniu nakrętek trzeba byłoby zwracać uwagę, aby pasowały one nie tylko rozmiarami, lecz również i kierunkiem naciętego gwintu do posiadanych już śrub. Oznaczałoby to konieczność żmudnego i czasochłonnego dopasowywania każdego egzemplarza, poza tym oznaczałoby, że zaledwie 50 % elementów w magazynie mogłoby być wykorzystane. Gdyby podczas montażu posługiwać się elementami obu rodzajów (“lewymi” i “prawymi”) to zaistniałaby również konieczność używania dwóch rodzajów narzędzi w postaci mechanicznych wkrętaków. Aby uniknąć tych wszystkich komplikacji, od dawna ustalono, że w zasadzie produkuje się elementy gwintowane tylko jednego rodzaju: są to elementy z gwintem prawoskrętnym.
Wydaje się, że “prawoskrętność” wybrano przypadkowo. Niewielki wpływ na to mogła mieć praworęczność większości ludzi."


* Homochiralność - po prostu chiralność czyli aktywność optyczna cząsteczek, nazwana tak ze względu na to że ogromna większość cząsteczek w organizmach żywych jest chiralna (mająca tę samą właściwość co lewa/prawa dłoń) stąd nawiązanie do człowieka.

Nakrętka symbolizuje chiralną cząsteczkę, a śruba symbolizuje wiązkę światła spolaryzowanego. Eksperymentator usytuowany od lewej strony usiłuje przemieścić śrubę w stosunku do nieruchomej nakrętki przytrzymywanej w palcach, w kierunku wskazanym przez strzałkę (→ ).
Dokonać tego można przez wkręcanie śruby w nakrętkę zgodnie z kierunkiem obrotów wskazówek zegara. Odwrócenie modelu o 180o nie zmienia rezultatu doświadczenia; śrubę również i tym razem trzeba obracać “w prawo”! 

Wynik tego doświadczenia powinien być oczywisty, z reguły jednak jest zaskakujący dla słuchaczy. 
Wyobraźnia przestrzenna u wielu ludzi jest mało rozwinięta. Przykładem może być myślowy eksperyment z montażem prawoskrętnej śruby z lewoskrętną nakrętką. Najczęściej przypuszcza się, że w tym celu należy po prostu odwrócić nakrętkę, lub zmienić kierunek obracania śruby. Fakt, że takich elementów nie da się połączyć w żaden sposób, jest dla wielu ludzi również zaskakujący... A przecież zupełnie podobnie: prawej rękawiczki nie da się w żaden sposób dopasować do lewej dłoni...



Wszyscy wiedzą, że obraz odbity przez lustro jest odwrócony stronami: "lewa-prawa", w stosunku do oryginału. W jednej z popularnych publikacji napotkałem zupełnie zaskakujące pytanie: dlaczego lustro zamienia stronami: "lewa-prawa", a nie zamienia stronami: "góra-dół"?! Okazuje się, że zamiany stronami dokonuje obiektywnie nie lustro, a jedynie subiektywnie (w swojej wyobraźni!), osoba oglądająca swoje odbicie... Lewa i prawa strona naszego ciała są do siebie tak bardzo podobne, że patrząc na swoje własne odbicie, nie potrafimy w pierwszej chwili ich zidentyfikować. Dokonujemy w tym celu myślowej próby nałożenia się na nasze odbicie ("z obrotem i wejściem tyłem w lustro"). Po dokonaniu tego zabiegu w naszej wyobraźni, stwierdzamy nieidentyczność naszej lewej dłoni i dłoni naszego sobowtóra, co podsumowujemy, jako odwracanie obrazu przez lustro. Natomiast nasza górna część ciała jest tak różna od części dolnej, że podobnego zabiegu nie musimy wykonywać: przecież już na pierwszy rzut oka widać, że góra pozostaje u góry, a dół u dołu! Tak więc to nie lustro odwraca stronami, a dokonuje tego sam obserwator; przyczyną odwracania stronami nie jest lustro, ale podobieństwo naszej lewej i prawej strony ciała i nasza podświadoma chęć do dokonania identyfikacji... Lustro może być więc niezłą ilustracją transcendentalności (terminu wymyślonego przez Immanuela Kanta. Ponieważ odróżnianie terminów: transcendencja od: transcendentalność, jest w pewnych środowiskach kryterium inteligencji, polecam przystępne wyjaśnienie: http://mb-soft.com/believe/tpxt/transcen.htm ) Jeśli ktoś jednak koniecznie chciałby posiadać lustro dokonujące zamiany: góra-dół, to proponuję najpierw sprawdzenie, że przestawienie go na jego dłuższy bok nic nie daje... Wystarczy jednak położyć się na podłodze, przodem, przed lustrem równolegle do jego krawędzi. Można sprawdzić, że tym razem zwierciadło dokonuje zamiany: góra-dół! (eksperymentów należy dokonywać pod nieobecność pozostałych domowników, inaczej wzbudzą one zrozumiały niepokój o stan psychiczny eksperymentatora...).

Jeszcze raz gorąco zachęcam do przeczytania całości.
 

Brak komentarzy:

Prześlij komentarz

Hej, no w końcu żeś się zdecydował coś napisać....