Kiralite nedir ve moleküllerimi nasıl ele geçirdi? - Michael Evans

Kiralitenin büyüleyici özelliği üzerine olan bu ders ile moleküler özellik anlayışınızı geliştirin. Hemen hemen birbirine benzer, ancak mükemmel ayna görüntüleri olmayan iki molekül arasındaki tuhaf benzerliği anlamak ellerinizde gizli.

Michael Evans tarafından verilen dersin, animasyonları Safwat Saleem ve Qa'ed Tung tarafından yapılmıştır.

Organik kimyanın erken
dönemlerinin kimyagerleri,

moleküllerin kimyasal bağlarla bağlanmış

atomlardan oluştuğunu anlamıştı.

Bununla beraber moleküllerin
üç boyutlu biçimleri,

bütünüyle belirsizdi, çünkü
doğrudan gözlemlenemiyorlardı.

Moleküller, burada gördüğünüze
benzeyen basit bağlanabilirlik

çizgeleri ile gösteriliyordu.

19. yüzyılın ortalarında yaşayan
uyanık kimyacılar için

bu düz gösterimlerin,
gözlemlerinin çoğunu

açıklayamadığı bir gerçekti.

Ancak kimyasal kuram, moleküllerin
üç boyutlu yapıları için de

tatminkâr bir açıklama yapmıyordu.

1874'te kimyacı Van't Hoff dikkate
değer bir hipotez yayınladı:

Yoğunlaşmış bir karbon atomundaki dört bağ

bir dört yüzlünün köşelerini oluşturur.

Kuantum devriminin, bu hipotezi
kuramsal olarak kanıtlaması

25 yıldan fazla sürecekti.

Ama Van't Hoff kuramını
optik rotasyon ile destekledi.

Van't Hoff, sadece dört farklı atomun
ya da grubun bağlı olduğu

merkezi bir karbon içeren bileşiklerin
düzlem polarize ışıkla

döndürüldüğünü fark etti.

Bileşiklerin bu sınıfıyla ilgili
benzersiz bir şey olduğu açık.

Burada gördüğünüz iki moleküle
bir göz atın.

Her biri bir merkezden karakterize edilmiş
dört yüzlü karbon atomuna bağlı

dört farklı atom:

Brom, klor, flor ve hidrojen.

Neden oluştukları sadece
kendimizi ilgilendiriyorsa,

iki molekülün aynı olduğunu
sonuçlandırmak için cazip olabilir.

Ancak gerçekten kusursuz biçimde
aynı olduklarını kanıtlamak için

iki molekülü çakıştırabilir ve görürsünüz.

Moleküllerin her ikisini de döndürmek
ve çevirmek için lisansımız var.

Dikkat çekici olsa da,

molekülleri nasıl hareket
ettirirsek ettirelim,

mükemmel çakıştırmaya ulaşmanın
imkânsız olduğunu buluruz.

Şimdi ellerinize bakın.

İki elinizde de aynı parçalar vardır:

Bir başparmak, diğer parmaklar, avuç gibi.

Çalışma kapsamındaki iki molekülümüz gibi,

ellerinizin her ikisi de
aynı şeylerden oluşur.

Ayrıca şeylerin arasındaki mesafeler,
ellerinizin her ikisinde de aynıdır.

İşaret parmağı, orta parmağın yanında

ve o da yüzük parmağının yanında, vb.

Aynısı bizim hipotetik
moleküllerimiz için geçerlidir.

Tüm içsel mesafeleri aynıdır.

Aralarındaki benzerliklere rağmen,

elleriniz ve moleküllerimiz

kesinlikle aynı değildir.

Ellerinizi birbirinin üstüne
koymayı deneyin.

Daha önce bizim moleküllerimiz gibi,

mükemmel bir şekilde
yapılamadığını göreceksiniz.

Şimdi avuçlarınızı birbirine çevirin.

İşaret parmaklarınızın
ikisini de sallayın.

Dikkat ederseniz, sol eliniz
tıpkı sağ elinizin

aynadaki görüntüsüne benzer.

Yani elleriniz birbirlerinin
ayna görüntüsüdür.

Aynısı moleküllerimiz
için de söylenebilir.

Birinin diğerinin aynası olması için
onları çevirebilirsiniz.

Elleriniz -- moleküllerimiz --

kiralite adlı ortak alansal
bir özelliğe sahip

ya da tek el kullanabilme.

Kiralite tam olarak böyle tanımlanır:

Kiral bir nesne, aynadaki yansımasının
aynısı değildir.

Kiral nesneler, hem kimyada hem de
günlük hayatta çok özeldir.

Örneğin; vidalar da kiraldır.

Bu nedenle sağ elli ve
sol elli vida diye adlandırırız.

İster inanın ister inanmayın,

bazı ışık türleri kiral
vidalar gibi davranabilir.

Her doğrusal içine paketlenmiş,
ışığın düzlem-polarize ışını,

sağ el ve sol elin parçalarıdır,

düzlem polarizasyonu yapmak için
beraber döndürülürler.

Böyle bir ışık demetine yerleştirilmiş
kiral moleküller,

iki kiral bileşenle farklı etkileşir.

Sonuç olarak, ışığın bir bileşeni
diğerine göre geçici olarak yavaşlar.

Bunun ışık demeti üzerindeki etkisi,

düzleminden sapmasıdır ki,

buna optik rotasyon denir.

Van't Hoff ve ardından gelen kimyacılar,
dört yüzlü karbonların kiral doğasının

bu muhteşem görüngüyü
açıklayabildiğini anladı.

Kiralite, kimyadaki ve günlük hayatta

pek çok muhteşem etkiye neden olur.

İnsanlar simetriden hoşlanma eğilimindedir

ve çevrenize bakarsanız,
insanlar tarafından yapılan

kiral nesnelerin pek az
olduğunu görürsünüz.

Ama etraf kiral moleküllerle doludur.

Optik rotasyon gibi ayrık görüngüler,

mobilyaları vidalamak

ve el çırpmak gibi şeylerin tümü de

bu ilginç alansal özelliği içerir.