En los albores de la química orgánica,
los químicos supieron que las moléculas estaban hechas de átomos
conectados a través de enlaces químicos.
Sin embargo, la forma tridimensional de las moléculas
no era nada clara, ya que no podía observarse directamente.
Las moléculas eran representadas usando simples gráficos de conectividad
como éste que pueden ver aquí.
Los sabios químicos de mediados del siglo XIX se dieron cuenta
que esas imágenes planas no explicaban
muchas de sus observaciones.
Pero la teoría química no había producido una explicación satisfactoria
para la estructura tridimensional de las moléculas.
En 1874, el químico Van't Hoff publicó una interesante hipótesis:
los cuatro enlaces de un átomo de carbono saturado
se parecen a los extremos de un tetahedro.
Tomaría más de 25 años
para que la revolución cuántica validara en forma teórica su hipótesis.
Pero Van't Hoff sostuvo su teoría usando rotación óptica.
Van´t Hoff notó que sólo los compuestos que contienen un carbono central
ligados a cuatro diferentes átomos o grupos
rotaban el plano de luz polarizada.
Claramente hay algo único acerca de esta clase de compuestos.
Observen estas dos moléculas que ven aquí.
Cada una se caracteriza por un átomo de carbono central tetrahédrico
ligado a cuatro átomos diferentes:
bromo, cloro, flúor e hidrógeno.
Podríamos apresurarnos a sacar la conclusión de que las dos moléculas
son las mismas, si sólo prestamos atención a su composición.
Sin embargo, veamos si podemos superponer las dos moléculas
perfectamente para probar que son las mismas.
Tenemos via libre para rotar y trasladar ambas moléculas
tanto como queramos. Notoriamente,
sin importar cómo movamos las moléculas,
vemos que es imposible lograr una superposición perfecta.
Ahora, fíjense en sus manos.
Observen que sus dos manos tienen las mismas partes:
pulgares, dedos, palmas, etc.
Como las dos moléculas que estudiamos,
sus dos manos están hechas del mismo material.
Además las distancias del material entre sus dos manos es la misma.
El dedo índice está junto al dedo mayor,
que está junto al dedo anular, etc.
Lo mismo ocurre con nuestras moléculas hipotéticas.
Todas sus distancias internas
son las mismas. A pesar de estas similitudes,
sus manos, y nuestras moléculas,
ciertamente no son iguales.
Traten de superponer sus manos una sobre la otra.
Al igual que nuestras moléculas,
verán que no se puede hacer de manera perfecta.
Ahora, coloquen sus palmas apuntando una hacia la otra.
Muevan sus dos dedos índices.
Observen que su mano izquierda se ve como si estuviera
frente a un espejo ubicado a la derecha.
En otras palabras, sus manos son reflejos.
Lo mismo se puede decir de nuestras moléculas.
Podemos girarlas para que una mire a la otra
como en un espejo. Sus manos - y nuestras moléculas -
poseen una propiedad espacial llamada quiralidad,
o predominancia.
Quiralidad significa exactamente lo que acabamos de describir:
un objeto quiral no es el mismo que su reflejo.
Los objetos quirales son muy especiales tanto en química como en la vida cotidiana.
Los tornillos, por ejemplo, también son quirales.
Es por eso que necesitamos los términos tornillos para diestros y tornillos para zurdos.
Y aunque parezca increíble, algunos tipos de luz
pueden comportarse como los tornillos quirales.
Compactados en cada haz lineal de luz polarizada del plano
hay partes diestras y zurdas
que giran al unísono para producir la polarización del plano.
Las moléculas quirales, ubicadas en un haz de esa luz,
interactúan de manera diferente con los dos componentes quirales.
Como resultado, un componente de la luz se vuelve temporalmente más lento
en relación al otro. El efecto en el rayo de luz
es una rotación de su plano desde el plano original,
conocido también como rotación óptica.
Van't Hoff y luego otros químicos se dieron cuenta de que la propiedad quiral
de los carbonos tetrahédricos pueden explicar este fenómeno fascinante.
La quiralidad es responsable por todo tipo de efectos fascinantes
en química y en la vida cotidiana.
A los seres humanos les suele gustar la simetría,
así que si miras a tu alrededor, verás que no hay muchos objetos quirales
fabricados por el hombre.
Pero las moléculas quirales están absolutamente en todos lados.
Fenómenos tan disímiles como la rotación óptica,
atornillar muebles
y aplaudir
todas involucran esta intrigante propiedad espacial.