Оптическое вращение и свойства света

Оптически активные материалы — это среды, обладающие естественной оптической активностью, т.е. способностью среды вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через нее оптического излучения (света). Впервые оптическая активность была обнаружено в кварце, а затем в чистых жидкостях, растворах и парах многих веществ. Оптически активные материалы разделяют на правовращающие (положительное вращающие) и левовращающие (отрицательное вращающие). Это условное деление теряет смысл лишь вблизи полос собственного (резонансного) поглощения среды. Некоторые вещества оптически активны лишь в кристаллическом состоянии, так что их оптическая активность — свойство кристалла в целом, а не определяется строением отдельных молекул. Современная теория оптической активности учитывает взаимодействие электрических и магнитных дипольных моментов, наведенных в молекуле полем проходящей волны, а также дисперсию — зависимость показателя преломления среды от длины световой волны. Дпя нормальной оптической активности показатель преломления увеличивается с ростом длины волны. [c.256]

Феноменологические представления о различии показателей преломления для лучей с правой и левой круговой поляризацией не дают возможности установления более глубоких связей явления оптического вращения и молекулярных свойств. К сожалению, в теории оптической активности, как и в теориях ряда других методов, не достаточно полно решена прямая задача и поэтому ограничено решение обратной задачи метода. Прямая задача состоит в определении экспериментально измеряемого угла вращения а на основе молекулярных свойств. Взаимодействие света с веществом связано с характером волновых функций электронного состояния и их изменениями в электромагнитном поле волны. Однако волновые функции для электронных состояний многоатомной молекулы из-за [c.174]

Поскольку различное оптическое вращение наблюдалось для растворов, Пастер сделал вывод, что это характеризует молекулы, а не кристаллы. Он предположил, что молекулы, образующие две группы зеркальных кристаллов, являются зеркальными изображениями друг друга. Пастер предположил существование изомеров, строение которых отличается только тем, что они являются зеркальными изображениями друг друга, и свойства которых отличаются только направлением вращения плоскости поляризованного света. [c.78]

Энантиомеры имеют много одинаковых физических свойств температуры плавления и кипения, плотность, показатель преломления, растворимость в обычных растворителях. Однако энантиомеры различаются своим взаимодействием с поляризованным светом. Уникальным свойством хиральных молекул является то, что они обладают оптической активностью, т. е. способностью вращать плоскость поляризации плоскополяризованного света (оптическое вращение). [c.183]

Расположение группы ОН выше или ниже плоскости цикла у атома С в положении (1) влияет на физические свойства изомеров (растворимость, температура плавления, оптическое вращение). Так, а-глюкоза (точнее, - -глюкоза) вращает плоскость поляризованного света на +111,2°, а р-глю> коза (Р-О-глюкоза) — на+17,5° [c.507]

Упомянутый вид оптического вращения не следует смешивать с оптическими свойствами хиральных, или оптически активных, молекул вблизи полосы поглощения. Для этих молекул оптическое вращение наблюдается в изотропных разбавленных растворах, содержащих оптически активные молекулы, и имеет своим источником селективное поглощение одной из компонент циркулярно поляризованного света. Оптическое вращение, которое рассматривается здесь, вызвано надмолекулярной упорядоченностью в холестерической структуре ПБГ. Причиной его является селективное отражение циркулярно поляризованного света. [c.191]

Если реакция очень быстрая, то невозможно проводить химический анализ на различных ее этапах. Вторая трудность, о которой упоминалось выше, состоит в том, что необходимы приборы, позволяющие немедленно определять какие-либо свойства реакционной системы. Для реакции в растворах обычно применяют спектрофотометрические методы. Если продукты реакции поглощают свет другой длины волны, чем реагенты, то можно пропустить монохроматический свет через реакционный сосуд, использовав для регистрации его поглощения фотоэлектрическое устройство с самописцем или осциллографом. Если реакция не слишком быстрая, можно ограничиться самописцем с пером, но если имеются осциллографы с временной шкалой, то можно сделать фотографию записи осциллографа. Быстрые газофазные реакции могут быть изучены в камере масс-спект-рометра, со специально разработанным для этой цели приспособлением, дающим быструю развертку во времени. Удобными свойствами для измерения скоростей очень быстрых реакций являются флуоресценция, электронная проводимость и оптическое вращение. [c.42]

Химические и физические свойства этих двух форм одинаковы во всем, за исключением того, что эти формы вращают плоскость поляризации плоскополяризованного света в равной степени, но в противоположных направлениях. Две формы одного соединения, являющиеся подобно II и III зеркальными изображениями одна другой, называют энантиомерами. втор-Бу-тиловый спирт, образующийся при восстановлении неактивного метилэтилкетона, не обладает оптической активностью по той причине, что он представляет собой смесь равного числа молекул одного и другого энантио-меров. Суммарное оптическое вращение равно вследствие этого нулю. Такую смесь называют рацемической. [c.509]

Поскольку на образование ионных пар влияют все свойства растворов, многие из них — активности, электропроводность, числа переноса, поглош,ение света, оптическое вращение,- скорости реакций, коэффициент распределения и ионообменное равновесие — используются для исследования этого явления. Степень образования ионных пар меняется от настолько незначительной, что ее нельзя точно измерить, как, например, в случае нитрата калия, до величины порядка 75% для оксалата марганца (II) при 0,005 моль/дм В неводных растворах образование ионных пар — обычное явление и проявляется сильнее, чем в воде, отчасти вследствие более низкой диэлектрической проницаемости и более сильных электростатических взаимодействий. [c.52]

Оптическая активность — свойство вращения плоскости поляризации плоско-поляризованного света — может обнаруживаться веществом во всех агрегатных состояниях. Если симметрия группы атомов, будь то конечная группа (молекула или комплексный ион) или пространственное расположение структурных единиц, образующих кристалл, такова, что группу нельзя совместить с ее зеркальным изображением, то такое расположение будет энантиоморфным и оно будет проявлять оптическую активность. (Существует, вероятно, один или два примера энантиоморфных кристаллов, которые оптически неактивны, что установлено на основании расположения их граней, и, таким образом, из вышеприведенного правила могут быть исключения но известных случаев противоположного характера не имеется, т. е. оптическая активность обязательно предполагает энантиоморфизм.) [c.258]

Белковые вещества обладают рядом характерных оптических свойств. Они вращают плоскость поляризации света влево (в обычных условиях), причем величина удельного оптического вращения [a D колеблется чаще всего от —30 до —70°. Эта величина определяется наличием асимметрических углеродных атомов в аминокислотных остатках и сложной конфигурацией пептидных цепей в молекулах белков. Все протеины обладают способностью поглощать лучи в ультрафиолетовой зоне спектра, причем характерным является поглощение на волне 280 ммк, обусловленное наличием ароматических аминокислот, в первую очередь тирозина. Инкремент показателя преломления белков [c.31]

Вещества, вращающие плоскость поляризации света, называются оптически активными. Оптическая активность может быть свойством, определяемым взаимным расположением молекул в веществе, как это имеет место в случае некоторых кристаллов, или же асимметрией самих молекул. Именно последний случай наиболее интересен для химиков. Избирательное поглощение света, поляризованного по кругу, которое существует при неравенстве поглощения двух лучей, называется круговым дихроизмом, а зависимость величины, характеризующей это неравенство, от длины волны называется дисперсией оптического вращения. [c.498]

Оптическое вращение и свойства света [c.300]

Прежде чем перейти к оптическому вращению, необходимо рассмотреть свойства света и краткие основы теории света. [c.300]

Мы рассмотрели линейно- и циркулярно-поляризованный свет и эллиптическую поляризацию, а также их свойства и взаимозависимость. Все это имеет непосредственное отношение к свойствам оптически активных материалов. Теперь опишем примеры, в которых проявляются поляризация, оптическое вращение и круговой дихроизм. [c.314]

Конфигурация цис-транс-томеров (геометрических изомеров) определяется, как мы видели в предыдущих разделах, сравнительно легко благодаря различию физических и химических свойств таких изомеров. Химические и почти все физические свойства оптических антиподов идентичны. Они различаются лишь тем, что молекулы оптических антиподов являются зеркальным отображением друг друга. Это весьма тонкое различие проявляется лишь в знаке оптического вращения плоскости поляризации света, т. е. при исследовании вещества в поляриметре. [c.216]

Оптические изомеры — пространственные изомерь имеющие одинаковый количественный и качественный с став, одинаковое химическое строение, идентичные п всем физическим и химическим свойствам, но отличающ еся способностью вращения плоскополяризованного свет способностью образовывать при кристаллизации крист яы, являющиеся зеркальными отражениями друг друга Оптическая изомерия является важным свойством о ганических соединений, которое оказывает существенно влияние на их свойства Например, такие важные приро ные соединения, как углеводы, белки, оптически активны Пастер сформулировал причину возникновения опт ческой активности следующим образом расположен ли атомы винной кислоты подобно резьбе правого винт находятся ли они по углам неправильного тетраэдра ил [c.113]

Широко используются в химии различные формы взаимодействия вещества с электромагнитным излучением рассеяние света при нефелометрии, определение показателя преломления, оптического вращения. Особенно часто для характеристики соединений используются спектры поглощения в различных областях электромагнитных колебаний. Поглощение в области видимого или ультрафиолетового спектра характеризует электронные свойства молекул. Р1нфракрасные спектры отражают колебания ядер. Наконец, дифракция рентгеновских лучей открывает возможность устанавливать геометрию молекул, чему служат также электронография и нейтронография. Дополнительную информацию о строении молекул может дать резонансная 7-спектроскопия (эффект Мессбауэра). [c.22]

Молочная кислота существует в трех формах. Правовращающий изомер характеризуется удельным вращением плоскости поляризации света [alo +3,82" (10-процентный водный раствор), представляет собой кристаллы (темп. пл. 25—26 С). Впрочем, в кристаллическом виде ее получить трудно, чаще всего из-за следов примесей она существует в жидком виде. Именно правовращающий изомер содержится в мышеч.чом соке, в свое время его называли мясомолочной кислотой . Левовращающая молочная кислота совершенно неотличима по свойствам от правовращающей формы, за исключением знака вращения [alo —3,82°. Оптически неактивная молочная кислота ( молочная кислота брожения ) — кристаллическое вещество (темп. пл. 18 "С), обычно она тоже известна в виде густого сиропа, смешивающегося с водой во всех отношениях. Характерное ее отличие — отсутствие оптического вращения. Исследования показали, что отсутствие оптического вращения у молочной кислоты брожения — результат того, что она состоит из смеси одинаковых количеств право- и левовращающей форм, или, как говорят, из смеси двух оптических антиподов. [c.263]

Хотя оптические антиподы оказывают различное влияние на поляризованный свет, все остальные физические свойства отдельных энантиомеров, а также их химические реакции, не включающие взаимодействие с другими хиральными молекулами, идентичны. Таким образом, две энантиомерные кислоты, например ( + )- и (—)-СбН5СН(С2Н5)С02Н, будут иметь одни и те же температуры плавления и кипения, одинаковые показатель преломления, плотность, растворимость и вязкость. Их р/ С будут равны, оба соединения будут образовывать сложные эфиры, скажем, с метанолом или этанолом, свойства которых также будут одинаковы (кроме оптического вращения). Однако эти две кислоты будут по-разному реагировать, например, с (-Ь)-бутан-2-олом и два образовавшихся сложных эфира уже не будут идентичными (см. ниже). [c.193]

В состав рацемической модификации, имеют одинаковые физические свойства (кроме направления вращения поляризованного света) и, следовательно, их нельзя разделить обычными методами фракционной перегонкой или фракционной кристаллизацией. В этой книге часто упоминаются эксперименты, проводимые с оптически активными соединениями, такими, как (+)-б/по/)-бутиловый спирт, (—)-2-бромоктан, (—)-а-фенилэтилхлорид, (+)-а-фенилпропиоамид. Как же получаются такие оптически активные соединения [c.225]

Поляриметрический анализ основан на измерении вращения (изменения) плоскости поляризации света оптически активными веществами. Это свойство обусловлено наличием в молекуле органического соединення хотя бы одного асимметрического атома углерода. Оптически активны большинство углеводов, а также антибиотики, глюкози-ды, алкалоиды, эфирные масла, некоторые другие соединения. Существуют количественные зависимости между концентрацией оптически активных веществ в растворах и направлением (или углом) вращения поляризованного света. Количественный анализ оптически активных веществ осуществляют при помощи поляриметров. [c.391]

Когда плоскополяризованный свет проходит через раствор оптически неактивного вещества, на который наложено магнитное поле так, что силовые линии параллельны направлению распространения света, плоскость поляризации вращается. Угол вращения пропорционален толщине слоя и силе поля. Если луч отражается в зеркале, вращение удваивается, тогда как нри обыкновенном оптическом вращении эффект должен быть равен нулю. Можно определить молярное магнитное вращение оно оказывается в основном аддитивным свойством того же тина, что и диамагнитная восприимчивость и молярная рефракция (стр. 367—369). В прощлом этот эффект мало использовался при исследовании структурных проблем. Теорию эффекта Фарадея изложить трудно. Следовало бы считать, что магнитное поле по-разному влияет на право- и левосторонние круговые колебания (рис. 132) при прохождении через материальную среду одни"из них, по-видимому, будут отставать от других. [c.390]

Био установил, что изученные вещества вращают плоскость поляризации света на определенный угол и что вторая призма Николя (первоначально расположенная перпендикулярно первой) должна быть повернута на такой же угол, чтобы снова получить затемненное поле. Так было открыто явление оптической активности. Некоторые вещества, проявляющие оптическую активность (оптически активные), обнаруживают ее только в твердом (кристаллическом) состоянии в этих случаях ясно, что вращение является свойством кристалла. В 1821 г. английский астроном Гершель показал, что оптическое вращение связано с диссимметрией кристалла (предмет диссиммет-ричен, если он не совмещается со своим зеркальным изображением — как левая и правая перчатки). Однако другие вещества проявляют оптическую активность не только в твердом, но и в жидком (в расплаве или в растворе) или газообразном состоянии. Для таких веществ вращение связано со структурой самих молекул. Био предложил следующее уравнение для оптического вращения (закон Био) а = [а][1й, где а — вращение в угловых градусах, / — длина пути (через вещество или раствор) и ё — плотность или концентрация. Согласно закону Био, вращение пропорционально числу молекул. (Это число также пропорционально длине пути через вещество и плотности или концентрации раствора.) Константа пропорциональности [а]1 зависит не только от природы вещества, но и от длины волны света, температуры и природы растворителя (растворитель и приблизительная концентрация указываются в скобках после формулы концентрация может влиять на [а], влияя на среду). [c.13]

Оптические свойства, наблюдаемые у плоской текстуры холестерика (брэгговское отражение и оптическое вращение), проявляются очень ярко. Если Р соответствует длине волны в видимой области, образец в отраженном свете приобретает очень яркие цвета. Оптическое вращение при этом огромно. Все эти свойства казались совершенно загадочными в начале изучения физики жидких кристаллов. Они объясняются весьма точно диэлектрической моделью Могена, Озеена и де Ври — уравнениями (6.15), — включающей только две диэлектрические проницаемости ец и eJ ). [c.276]

Оптическое вращение [а] определяется разностью между показателями преломления компонент света, циркулярнополяризованных влево и вправо. Интегрирование вращательной дисперсии по формуле Кронига — Крамерса приводит к такому свойству среды, как способность к неодинаковому поглощению левой и правой компонент циркулярнополяризованного света, т. е. к циркулярному дихроизму. Циркулярный дихроизм определяется как разность десятичных молярных коэффициентов экстинкции для левой и правой компонент циркулярнополяризованного света Кривые вращательной дисперсии и циркулярного дихроизма для изолированного хромофора приведены на рис. 8, Если при длине волны, при которой не происходит никакого поглощения, показатель [c.157]

Часть твердого вещества (желательно 500 мг) пере-кристаллизовывают до достижения постоянной температуры плавления. Если вещество не имеет характерной т0М пературы плавления, то в качестве критерия чистоты иапояьзуются некоторые другие физические свойства, например поглощение света или оптическое вращение. Образец подвергают окончательной кристаллизации с [c.75]

Несмотря на неоспоримый вклад в развитие стереохимии определение оптического вращения с помощью света О-линиг натрия или даже голубой и зеленой линий ртутной лампы со вершенно недостаточно для современного структурного анализа Длины волн этих линий обычно лежат далеко от областей по глощения групп, из которых состоит молекула, и при таких длинах волн асимметрические свойства этих групп очень слабо отражаются на величине оптического вращения. [c.12]

Для аналитической химии XX с-ека характерны исключительные темпы развития. Преимущественное развитие получают физико-химические и физические методы анализа, которые в совокупности называют инструментальными мето.дами анализа. Измеряют плотность, вязкость, поверхностное натяжение, помутнение, показатель преломления, вращение плоскости поляризации, диэлектрическую проницаемость, электропроводность, радиоактивность и другие свойства. Все щире используются методы, затрагивающие самые глубинные области атома, вплоть до ядра (нейтроио-активационный, радиоактивационный и др.). В анализе применяют ядерные реакции при действии нейтронов, заряженных частиц и у-излучения, а также оптические квантовые генераторы света (лазеры). [c.15]

Оптическое вращение химического соединения при определенной длине волны - важное физическое свойство при изучении хиральной системы, поскольку позволяет сравнивать данные, имеющиеся в литературе с начала прошлого века. Помимо использования этой величины для идентификаций стереоизомера удельное вращение при определенной длине волны (поляриметрия) или в какой-то области длин волн (дисперсия оптического вращения) и различие в коэффициентах поглощения левого и правого циркулярнополяризованного света (круговой дихроизм) являются классическими методами для определения энантиомерного состава или оптической чистоты образца. [c.24]

Дисперсия оптического вращения (ДОВ) и ]фуговой дюуюизм (КД). Эти методы, в которых при изучении оптических свойств. асимметрических (хиральных) молекул используется поляризованный свет различных длин волн, дают более богатую информацию, чем обычная поляриметрия при одной длине волны. Однако применяться эти методы в химии сахаров стали в основном в последнее время. [c.82]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология