Optisk rotationsspridning
Optisk rotationsdispersion är variationen i den optiska rotationen av ett ämne med en förändring i ljusets våglängd . Optisk rotationsdispersion kan användas för att hitta den absoluta konfigurationen av metallkomplex . Till exempel, när planpolariserat vitt ljus från en overheadprojektor leds genom en cylinder med sackaroslösning , observeras en spiralformad regnbåge vinkelrätt mot cylindern. [ citat behövs ]
Funktionsprinciper
När vitt ljus passerar genom en polarisator beror omfattningen av ljusets rotation på dess våglängd . Korta våglängder roteras mer än längre våglängder, per avståndsenhet. Eftersom ljusets våglängd bestämmer dess färg, observeras färgvariationen med avståndet genom röret. [ citat behövs ] Detta beroende av specifik rotation på våglängd kallas optisk rotationsdispersion. I alla material varierar rotationen med våglängden. Variationen orsakas av två helt olika fenomen. Den första står i de flesta fall för huvuddelen av variationen i rotation och bör inte strikt benämnas rotationsspridning. Det beror på det faktum att optisk aktivitet faktiskt är cirkulär dubbelbrytning . Med andra ord, en substans som är optiskt aktiv sänder höger cirkulärt polariserat ljus med en annan hastighet än vänster cirkulärt polariserat ljus.
Utöver denna pseudodispersion som beror på materialtjockleken, finns det en verklig rotationsspridning som beror på variationen med våglängden av brytningsindexen för höger och vänster cirkulärt polariserat ljus.
För våglängder som absorberas av det optiskt aktiva provet kommer de två cirkulärt polariserade komponenterna att absorberas i olika utsträckning. Denna ojämlika absorption är känd som cirkulär dikroism . Cirkulär dikroism gör att infallande linjärt polariserat ljus blir elliptiskt polariserat . De två fenomenen är nära besläktade, precis som vanlig absorption och dispersion. Om hela det optiska rotationsspridningsspektrumet är känt kan det cirkulära dikroismspektrumet beräknas och vice versa.
Chiralitet
För att en molekyl (eller kristall) ska uppvisa cirkulär dubbelbrytning och cirkulär dikroism måste den kunna skiljas från sin spegelbild . Ett föremål som inte kan läggas ovanpå sin spegelbild sägs vara kiralt , och optisk rotationsspridning och cirkulär dikroism är kända som kirotiska egenskaper.
De flesta biologiska molekyler har ett eller flera kirala centra och genomgår enzymkatalyserade transformationer som antingen upprätthåller eller inverterar kiraliteten vid ett eller flera av dessa centra. Ytterligare andra enzymer producerar nya kirala centra, alltid med hög specificitet. Dessa egenskaper förklarar det faktum att optisk rotationsdispersion och cirkulär dikroism används i stor utsträckning inom organisk och oorganisk kemi och inom biokemi.
I frånvaro av magnetiska fält uppvisar endast kirala ämnen optisk rotationsspridning och cirkulär dikroism. I ett magnetfält roterar även ämnen som saknar kiralitet planet av polariserat ljus, vilket Michael Faraday visar . Magnetisk optisk rotation är känd som Faraday-effekten , och dess våglängdsberoende är känd som magnetisk optisk rotationsdispersion. I absorptionsområden är magnetisk cirkulär dikroism observerbar.