Qu'est ce que la chiralité et qu'est-ce que ça vient faire dans mes molécules ? - Michael Evans.

Améliorez votre compréhension des propriétés moléculaires avec cette leçon sur la propriété fascinante de la chiralité. Vos mains sont le secret de la compréhension de l'étrange similarité entre deux molécules qui sont presque exactement identiques, mais qui ne sont pas des images miroir parfaites. Une leçon de Michael Evans, animée par Safwat Saleem et Qa'ed Tung.

Dans les débuts de la chimie organique,

les chimistes ont compris que
les molécules sont faites d'atomes

reliés par des liaisons chimiques.

Cependant, le principe de la forme
en trois dimensions des molécules

n'était absolument pas clair, puisqu'on
ne pouvait pas les observer directement.

On représentait les molécules à l'aide
de simples schémas de connexions

comme celui que vous voyez ici.

Il était clair pour les chimistes avisés
du milieu du 19e siècle

que ces représentations plates
ne pouvaient expliquer

bon nombre de leurs observations.

Mais la théorie chimique n'avait pas
fourni d'explication satisfaisante

pour les structures
tridimensionnelles des molécules.

En 1874, le chimiste Van't Hoff
a publié une hypothèse remarquable :

les quatre liaisons
d'un atome de carbone saturé

indiquent les coins d'un tétraèdre.

Il a fallu plus de 25 ans

pour que la révolution quantique
valide théoriquement cette hyposthèse.

Mais Van' t Hoff soutenait sa théorie
en s'appuyant sur la rotation optique.

Van't Hoff a remarqué que seuls les composés
contenant un carbone central

lié à quatre atomes ou groupes différents

faisaient tourner
la lumière polarisée plane.

Cette classe de composés
a clairement quelque chose d'unique.

Jetez un œil aux deux molécules
que vous voyez ici.

Chacune se caractérise par
un atome de carbone central tétraédrique

lié à quatre atomes différents :

brome, chlore, fluorite et hydrogène.

On serait tenté de conclure
que les deux molécules

sont les mêmes, si on ne se préoccupe
que de ce dont elle sont faites.

Cependant, nous allons voir si
on peut superposer les deux molécules

parfaitement pour prouver
qu'elles sont vraiment identiques.

Nous avons carte blanche pour faire
pivoter et translater les deux molécules

comme on le souhaite. Seulement,
et d'une manière remarquable,

peu importe comment
on déplace les molécules,

on voit que cette superposition
parfaite est impossible à réaliser.

Maintenant regardez vos mains.

Notez bien que vos deux mains
ont les mêmes pièces :

un pouce, des doigts, une paume, etc..

Comme nos deux molécules à l'étude,

les deux mains sont faites
de la même manière.

En outre, les distances entre les parties
dans les deux mains sont les mêmes.

L'index se trouve à côté du majeur,

qui est à côté de l'annulaire, etc.

Il en va de même pour
nos molécules hypothétiques.

Toutes leurs distances internes

sont les mêmes. Malgré
leurs similitudes,

vos mains, et nos molécules,

ne sont pas identiques, c'est certain.

Essayez de superposer
vos mains l'une sur l'autre.

À l'instar de nos molécules avant,

vous trouverez que
c'est infaisable parfaitement.

Maintenant, pointez vos paumes
l'une vers l'autre.

Tortillez les deux index.

Remarquez que votre main gauche
semble regarder

votre main droite dans un miroir.

En d'autres termes, vos mains
sont des images miroir.

On peut dire la même chose
pour nos molécules

Nous pouvons les tourner
afin que l'une regarde l'autre

comme dans un miroir.
Vos mains, et nos molécules,

possèdent une propriété spatiale
en commun appelée chiralité,

ou impartialité.

La chiralité signifie exactement
ce que nous venons de décrire :

un objet chiral n'est pas
identique à son image miroir.

Les objets chiraux sont très spéciaux
dans la chimie et la vie quotidienne.

Les vis, par exemple, sont également chirales.

C'est pourquoi nous avons
les termes vis à droite et vis à gauche.

Et croyez-le ou non,
certains types de lumière

peuvent se comporter
comme des vis chirales.

Emballés dans chaque faisceau
de lumière polarisée linéaire,

se trouvent des éléments
« droits » et « gauches »

qui tournent ensemble
pour arriver à une polarisation plane.

Les molécules chirales, placées
dans un faisceau de cette lumière,

interagissent différemment avec
les deux composantes chirales.

Ainsi, une des composantes de la lumière
est temporairement ralentie

par rapport à l'autre.
L'effet sur le faisceau lumineux

est une rotation de son plan
par rapport à celui d'origine,

qu'on appelle aussi rotation optique.

Van't Hoff, puis d'autres chimistes après lui,
se sont rendus compte que la nature chirale

des atomes de carbone tétraédriques
peut expliquer ce phénomène fascinant.

La chiralité est responsable de toutes
sortes d'autres effets fascinants

en chimie et dans la vie quotidienne.

Les humains ont tendance à aimer la symétrie

et donc si vous regardez autour de vous,
vous trouverez que les objets chiraux

faits par les humains sont rares.

Mais les molécules chirales
sont absolument partout.

Des phénomènes comme la rotation optique,

le vissage des meubles,

et frapper dans ses mains,

impliquent tous
cette propriété spatiale intrigante.