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手性是什麼？又在分子中扮演什麼角色？ - 麥可伊凡斯 (Michael Evans)

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    在早期的有機化學中
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    化學家了解，分子是由原子構成的
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    原子之間由化學鍵連接
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    但對分子的三維結構
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    則一無所知，因為無法直接觀察到
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    以前用簡單的連接圖表示分子
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    就像圖上的這個
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    許多 19 世紀中期
    聰明的化學家都清楚
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    這種平面表示法，無法解釋
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    許多他們觀察到的現象
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    但化學理論又不足以
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    對分子的三維結構提出滿意的解釋
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    1874 年，化學家范特霍夫 (Van't Hoff)
    發表一個驚人的假說：
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    飽和碳原子的四個鍵
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    會指向四面體的四個角
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    後來花了 25 年以上時間
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    量子革命才用理論解釋了這個假說
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    但是范特霍夫利用旋光效應
    (optical rotation) 來支持他的理論
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    范特霍夫發現只有以碳為中心
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    鍵結四種不同原子或化學基的
    這類化合物
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    才會旋轉平面偏極光
    (plane-polarized light)
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    顯然這類化合物有某些獨特的性質
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    看看這裡的兩個分子
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    每個的中心，都是四個鍵的碳
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    連接到四個不同的原子
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    溴 Br、氯 Cl、氟 F、氫 H
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    如果我們只考慮組成的成分
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    我們可能會認定這兩個分子相同
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    然而，若想重合這兩個分子
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    以完美證明它們是相同的
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    我們可任意旋轉、平移這兩個分子
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    引人注意的是
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    不論我們怎麼移動這兩個分子
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    我們發現，不可能完美重合
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    現在看看你的手
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    請注意，你的兩隻手零件完全相同
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    有姆指、其他手指、手掌等
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    就像我們剛討論的那兩個分子
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    你的雙手都由相同的東西組成
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    此外，各部位間的距離也都相同
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    食指在中指旁邊
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    中指旁邊是無名指等
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    我們假想的分子也是如此
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    所有的內部距離也都相同
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    雖然它們非常相似
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    你的手、還有這些分子
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    確實不完全一樣
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    試著將你的雙手重疊
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    就像剛剛分子那樣
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    你會發現，不可能完全重合
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    現在，將你的手掌遙遙相對
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    動一下你的兩隻食指
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    注意你的左手，看起來就好像是
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    透過鏡子在看著右手
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    換句話說，你的雙手是彼此的鏡像
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    我們的分子同樣如此
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    我們可以旋轉方向
    讓一個分子看起來是另一個的鏡像
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    你的手、還有我們的分子
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    都擁有一種空間性質
    一般稱為「手性」 (chirality)
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    或「掌性」 (handedness)
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    手性正是我們剛剛所描述的
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    手性物體與鏡像不同
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    手性的物體在化學和日常生活中
    都非常特殊
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    比如說螺絲釘，也是手性的
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    所以我們有左旋螺絲、右旋螺絲
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    信不信由你，某些種類的光
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    也有類似螺絲那樣的手性
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    平面偏極光的每個光束中
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    都有左旋和右旋的光
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    它們會一起旋轉，產生平面偏極光
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    手性分子若用這種光束照射
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    兩種手性分子，會有不同反應
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    結果是其中一種光，相較於另一種
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    會暫時減速，光束與原本相較
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    偏極平面會產生旋轉
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    也就是旋光效應
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    范特霍夫以及後來的化學家發現
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    四面體碳原子的手性
    可解釋這個有趣的現象
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    手性也在其他有趣效應中
    扮演重要角色
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    不論是化學、或日常生活
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    人類比較喜愛對稱
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    因此如果你看看四周，你會發現
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    人造的手性物體非常少見
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    但手性分子卻是無所不在
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    各種不同現象，如旋光效應、
    像是旋光效應、
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    鎖傢俱的螺絲、
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    以及拍手
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    都和這令人著迷的空間性質有關
Title:
手性是什麼？又在分子中扮演什麼角色？ - 麥可伊凡斯 (Michael Evans)
Description:

完整課程請見：http://ed.ted.com/lessons/michael-evans-what-is-chirality-and-how-did-it-get-in-my-molecules

藉由這篇關於手性有趣性質的課程，來增進你對分子特性的認識。要了解兩個分子奇怪的相似性──它們看來幾乎一模一樣，卻又不完全相同──其秘密就在你的雙手中。

課程: Michael Evans 動畫: Safwat Saleem 與 Qa'ed Tung
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:05

Chinese, Traditional subtitles

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