Actividad óptica
También se puede observar en sólidos quirales como ciertos cristales con rotación entre planos cristalinos adyacentes (como el cuarzo) o metamateriales.
Al observar la fuente de luz, la rotación del plano de polarización puede ser hacia la derecha (dextrorrotativo — d-rotativo, representado por (+), en el sentido de las agujas del reloj), o hacia la izquierda (levorrotario — l-rotativo, representado por (-), en sentido contrario a las agujas del reloj) según el estereoisómero dominante.
Por ejemplo, la sacarosa y el alcanfor son d-rotativos mientras que el colesterol es l-rotativo.
La actividad óptica se mide utilizando una fuente polarizada y un polarímetro.
Esta es una herramienta particularmente utilizada en la industria azucarera para medir la concentración de azúcar del jarabe y, en general, en química para medir la concentración o proporción enantiomérica de moléculas quirales en solución.
Desde el punto de vista del observador, la dextrorotación se refiere a la rotación en el sentido de las agujas del reloj o hacia la derecha, y la levrotación se refiere a la rotación en el sentido contrario a las agujas del reloj o hacia la izquierda.
[6] Los compuestos con estas propiedades consisten en moléculas quirales y se dice que tienen actividad óptica.
Si una molécula quiral es dextrógira, su enantiómero (imagen especular geométrica) será levógiro y viceversa.
Los enantiómeros giran la luz polarizada en un plano el mismo número de grados, pero en direcciones opuestas.
Los prefijos " D -" y " L -" se utilizan para especificar el enantiómero de los compuestos orgánicos quirales en bioquímica y se basan en la configuración absoluta del compuesto en relación con el (+)- gliceraldehído, que es la forma D por definición.
Una molécula que tiene exactamente un estereocentro quiral (generalmente un átomo de carbono asimétrico) se puede etiquetar (R) o (S), pero una molécula que tiene múltiples estereocentros necesita más de una etiqueta.
[8] En 1820, el astrónomo inglés Sir John F. W. Herschel descubrió que diferentes cristales de cuarzo individuales, cuyas estructuras cristalinas son imágenes especulares entre sí, giran la polarización lineal en cantidades iguales pero en direcciones opuestas.
De hecho, un nombre para la D-glucosa (el isómero biológico) es dextrosa, en referencia al hecho de que hace que la luz polarizada linealmente gire hacia la derecha o hacia el lado derecho.
En 1849, Louis Pasteur resolvió un problema relacionado con la naturaleza del ácido tartárico.
Esta actividad óptica debida a la quiralidad extrínseca se observó en la década de 1960 en cristales líquidos.
Sin embargo, en 1988, M. P. Silverman descubrió que la rotación de polarización también puede ocurrir para la luz reflejada por sustancias quirales.
[28] La actividad óptica ocurre debido a moléculas disueltas en un fluido o debido al fluido mismo solo si las moléculas son uno de dos (o más) estereoisómeros; esto se conoce como un enantiómero.
Sin embargo, una base de tornillo o bombilla (o cualquier tipo de hélice) es quiral; una rosca de tornillo común a la derecha, vista en un espejo, parecería un tornillo a la izquierda (muy poco común) que posiblemente no podría enroscarse en una tuerca común (a la derecha).
Para mostrar actividad óptica, un fluido debe contener solo uno o una preponderancia de un estereoisómero.
Las moléculas quirales producidas en los campos de la química orgánica o la química inorgánica son racémicas a menos que se haya empleado un reactivo quiral en la misma reacción.
Se puede comparar un enantiómero en una solución como una gran cantidad de pequeñas hélices (o tornillos), todas dextrógiras, pero en orientaciones aleatorias.
Y la luz polarizada circularmente en sí misma es quiral: a medida que la onda avanza en una dirección, los campos eléctricos (y magnéticos) que la componen giran en el sentido de las agujas del reloj (o en el sentido contrario a las agujas del reloj para la polarización circular opuesta), trazando un patrón de tornillo de mano derecha (o izquierda) en el espacio.
Más bien, la birrefringencia circular solo aparece cuando se considera la no localidad de la respuesta del material, un fenómeno conocido como dispersión espacial.
La luz viaja a una velocidad finita, y aunque es mucho más rápida que los electrones, hace una diferencia si la respuesta de la carga naturalmente quiere viajar junto con el frente de onda electromagnético o en sentido contrario.
son vectores unitarios, e i es la unidad imaginaria, en este caso representa el cambio de fase de 90 grados entre los componentes x e y en los que hemos descompuesto cada polarización circular.
dirección, como habíamos pretendido, justificando la representación de cualquier estado polarizado linealmente en ángulo
Aunque el cuarzo tiene una birrefringencia lineal sustancial, ese efecto se cancela cuando la propagación es a lo largo del eje óptico.
En ese caso, se observa la rotación del plano de polarización debido a la rotación relativa entre los planos del cristal, lo que hace que el cristal sea formalmente quiral como lo hemos definido anteriormente.
Para una sustancia pura en solución, si el color y la longitud de la trayectoria son fijos y se conoce la rotación específica, la rotación observada se puede usar para calcular la concentración.
Sin embargo, este es un fenómeno distinto que no se clasifica como "actividad óptica".
