Оптическая вращательная дисперсия

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

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

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

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

Принципы работы

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 цитация ]} 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

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.

Смотрите также

• Поглощение
• Круговой дихроизм
• Фермент
• Магнитный круговой дихроизм
• Поляриметрия
• Полярография
• Оптическая активность гипер-рэлеевского рассеяния
• Рамановская оптическая активность (ROA)
• Стереохимия

Рекомендации

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.