Оптическая вращательная дисперсия

Оптическая вращательная дисперсия — это изменение удельного вращения среды относительно длины волны света. Обычно описывается эмпирическое соотношение Друде:

$[\alpha ]_{\lambda }^{T}=\sum _{n=0}^{\infty }{\frac {A_{n}}{\lambda ^{2}-\lambda _{n}^{2}}}$ ,

где $[\alpha ]_{\lambda }^{T}$ - удельное вращение при температуре $T$ и длина волны $\lambda$ , и $A_{n}$ и $\lambda _{n}$ — константы, зависящие от свойств среды. ^[1]

Оптическая вращающаяся дисперсия находит применение в органической химии для определения структуры органических соединений. ^[2]

Принципы работы [ править ]

Когда белый свет проходит через поляризатор , степень вращения света зависит от его длины волны . Короткие волны вращаются сильнее, чем длинные волны, на единицу расстояния. Поскольку длина волны света определяет его цвет, наблюдается изменение цвета в зависимости от расстояния через трубку. ^{[ нужна ссылка ]} Эта зависимость удельного вращения от длины волны называется оптической вращательной дисперсией. Во всех материалах вращение зависит от длины волны. Изменение вызвано двумя совершенно разными явлениями. Первая в большинстве случаев отвечает за большую часть изменений вращения, и ее не следует строго называть вращательной дисперсией. Это зависит от того, что оптическая активность на самом деле представляет собой круговое двойное лучепреломление . Другими словами, вещество, которое является оптически активным, пропускает свет с правой круговой поляризацией со скоростью, отличной от скорости света с левой круговой поляризацией .

Помимо этой псевдодисперсии, которая зависит от толщины материала, существует истинная вращательная дисперсия, которая зависит от изменения с длиной волны показателей преломления для правого и левого циркулярно поляризованного света.

Для длин волн, поглощаемых оптически активным образцом, два компонента с круговой поляризацией будут поглощаться в разной степени. Это неравномерное поглощение известно как круговой дихроизм . Круговой дихроизм приводит к тому, что падающий линейно поляризованный свет становится эллиптически поляризованным . Эти два явления тесно связаны, как и обычное поглощение и дисперсия. Если известен весь спектр оптической вращательной дисперсии, можно рассчитать спектр кругового дихроизма, и наоборот.

Хиральность [ править ]

Чтобы молекула (или кристалл) проявляла круговое двойное лучепреломление и круговой дихроизм, она должна отличаться от своего зеркального изображения . Объект, который не может быть наложен на свое зеркальное изображение, называется хиральным , а оптическая вращательная дисперсия и круговой дихроизм известны как хироптические свойства.

Большинство биологических молекул имеют один или несколько хиральных центров и подвергаются трансформациям, катализируемым ферментами , которые либо сохраняют, либо инвертируют хиральность в одном или нескольких из этих центров. Другие ферменты производят новые хиральные центры, всегда обладающие высокой специфичностью. Эти свойства объясняют тот факт, что оптическая вращательная дисперсия и круговой дихроизм широко используются в органической и неорганической химии, а также в биохимии.

В отсутствие магнитных полей только хиральные вещества обладают оптической вращательной дисперсией и круговым дихроизмом. В магнитном поле даже вещества, лишенные киральности, вращают плоскость поляризованного света, как показал Майкл Фарадей . Магнитно-оптическое вращение известно как эффект Фарадея , а его зависимость от длины волны известна как магнитно-оптическая вращательная дисперсия. В областях поглощения наблюдается магнитный круговой дихроизм.

См. также [ править ]

Ссылки [ править ]

^ Лоури, Т. Мартин; Диксон, TW (1914). «Простое и сложное вращательное рассеивание» . Труды Фарадеевского общества . 10 (август): 96–102. дои : 10.1039/TF9141000096 . ISSN 0014-7672 . Проверено 13 февраля 2024 г.
^ Робертс, Джон Д.; Казерио, Марджори К. (24 декабря 2014 г.). «19.9: Оптическая вращательная дисперсия и круговой дихроизм» . Химия LibreTexts . Калифорнийский технологический институт . Проверено 13 февраля 2024 г.

[1] Лоури, Т. Мартин; Диксон, TW (1914). «Простое и сложное вращательное рассеивание» . Труды Фарадеевского общества . 10 (август): 96–102. дои : 10.1039/TF9141000096 . ISSN 0014-7672 . Проверено 13 февраля 2024 г.

[2] Робертс, Джон Д.; Казерио, Марджори К. (24 декабря 2014 г.). «19.9: Оптическая вращательная дисперсия и круговой дихроизм» . Химия LibreTexts . Калифорнийский технологический институт . Проверено 13 февраля 2024 г.

[1]

[2]