Trong buổi đầu của hóa học hữu cơ,
các nhà hóa học hiểu rằng phân tử được cấu tạo từ các nguyên tử
được kết nối thông qua các liên kết hóa học.
Tuy nhiên, hình dạng ba chiều của các phân tử
thì hoàn toàn không rõ ràng, vì chúng không thể được nhìn thấy bằng mắt thường.
Phân tử được mô tả bằng cách sử dụng đồ thị đơn giản
như bạn thấy ở đây.
Nó quá rõ ràng với các nhà hóa học thông thái của thế kỷ giữa 19
rằng những hình đại diện phẳng không thể giải thích
nhiều điều cho những quan sát của họ.
Nhưng hóa học lý thuyết đã không cung cấp được một lời giải thích thỏa đáng
cho các cấu trúc 3 chiều của các phân tử.
Năm 1874, nhà hóa học Van't Hoff nêu ra một giả thuyết đáng chú ý:
bốn liên kết của một nguyên tử cacbon bão hòa
chỉ về bốn góc của một tứ diện.
Mất hơn 25 năm
cho cuộc cách mạng lượng tử về lý thuyết xác nhận giả thuyết của ông.
Nhưng Van't Hoff đã hỗ trợ lý thuyết của mình bằng cách sử dụng quay vòng quang học.
Van't Hoff nhận thấy rằng chỉ các hợp chất có một carbon trung tâm
liên kết với bốn nguyên tử khác nhau hoặc các nhóm nguyên tử
xoay theo phân cực phẳng ánh sáng.
Rõ ràng, có một cái gì đó độc đáo về lớp này trong số các hợp chất.
Hãy xem hai phân tử mà bạn nhìn thấy ở đây.
Mỗi phân tử được đặc trưng bởi một nguyên tử cacbon trung tâm, tứ diện
liên kết với bốn nguyên tử khác nhau:
Brôm, Clo, Flo, và Hydro.
Chúng ta có thể nhầm rằng hai phân tử
là như nhau, nếu chúng ta chỉ quan tâm tới những gì cấu tạo nên chúng.
Tuy nhiên, nếu ta xếp chồng hai phân tử lên nhau
một cách hoàn hảo để xem liệu chúng có thực sự y chang nhau.
Chúng ta có thể thoải mái xoay và dịch cả hai phân tử
theo ý muốn.
Nhưng dù ta cố gắng thế nào thì vẫn không thể làm hai phân tử khít nhau,
chúng ta thấy rằng sự xếp chồng hoàn hảo là không thể đạt được.
Bây giờ hãy nhìn vào hai bàn tay của bạn.
Ta thấy rằng hai bàn tay của bạn có cùng tất cả các bộ phận:
một ngón cái, các ngón tay, bàn tay,...
Giống như hai phân tử mà chúng ta đang nghiên cứu,
cả hai bàn tay của bạn được làm từ những thứ như nhau.
Hơn nữa, khoảng cách giữa các ngón trong cả hai bàn tay của bạn là như nhau.
Ngón trỏ bên cạnh ngón giữa,
ngón giữa cạnh ngón nhẫn,...
Cũng giống như hai phân tử của chúng ta.
Tất cả các khoảng cách bên trong chúng
cũng như nhau. Bất kể những điểm tương đồng giữa chúng,
hai bàn tay của bạn, và hai phân tử của chúng ta,
hoàn toàn không phải là thực sự y hệt
Hãy thử chồng hai bàn tay của bạn lên nhau.
Cũng giống như các phân tử của chúng ta trước đó,
bạn sẽ thấy rằng chúng không thể khít nhau một cách hoàn hảo được.
Bây giờ, hướng hai lòng bàn tay của bạn vào nhau.
Lắc lư cả hai ngón trỏ của bạn.
Bạn thấy rằng bàn tay trái của bạn
trông như bàn tay phải ở trong gương.
Nói cách khác, hai bàn tay của bạn là hình ảnh phản chiếu của nhau qua gương.
Cũng tương tự với các phân tử của chúng ta.
Chúng ta có thể thấy một bàn tay đối diện với bàn tay còn lại
ở trong gương. Bàn tay của bạn - và các phân tử của chúng ta-
có một tính chất chung về không gian được gọi là chirality,
hay là đối xứng bàn tay.
Chirality có nghĩa là đúng như những gì chúng ta đã mô tả:
một đối tượng chiral thì không phải hình ảnh phản chiếu của nó.
Những đối tượng chiral rất đặc biệt trong hóa học và trong cuộc sống hàng ngày.
Đinh vít, Ví dụ, cũng là chiral.
Đó là lý do tại sao chúng ta cần các đinh vít cho người thuận tay phải và tay trái.
Và tin hay không, một số loại ánh sáng
có thể hoạt động giống như vít chiral
được đính vào mỗi tuyến tính, mặt phẳng phân cực của chùm ánh sáng
là hai phần phía tay phải và tay trái
xoay quanh nhau để tạo ra mặt phẳng phân cực.
Các phân tử chiral, khi được đặt trong một chùm ánh sáng như vậy,
tương tác khác nhau với hai thành phần chiral.
Kết quả là, một thành phần của ánh sáng tạm thời bị làm chậm lại
so với cái kia. Các hiệu ứng trên các chùm tia sáng
là một vòng quay của mặt phẳng của nó từ bản gốc,
còn được gọi là .sự quay quang học.
Van't Hoff và các nhà hóa học sau đó nhận ra rằng bản chất chiral
của tứ diện cacbon có thể giải thích hiện tượng hấp dẫn này.
Chirality chịu trách nhiệm cho tất cả các loại hiệu ứng hấp dẫn khác
trong hóa học, và cuộc sống hàng ngày.
Con người có xu hướng thích những đồ vật đối xứng
và do đó, nếu bạn nhìn xung quanh, bạn sẽ nhận thấy những đối tượng chiral
được làm bởi con người là rất hiếm.
Nhưng những phân tử chiral thì ở khắp mọi nơi.
Hiện tượng riêng biệt như sự quay quang học,
Gắn vít các đồ dùng gia đình
và vỗ tay
tất cả liên quan đến tính chất hấp dẫn về không gian này.