ما هو الدوران البصري ؟
الدوران البصري هو الزاوية التي يتم من خلالها تدوير مستوى الاستقطاب عندما يمر الضوء المستقطب عبر طبقة من السائل. وهي عبارة عن خاصية للترتيب في فضاء الذرات في المركب، بمعنى آخر في (الكيمياء الفراغية).
كل جزيء له دوران محدد مميز، يتم تسجيله في الأدبيات الكيميائية كخاصية فيزيائية تمامًا مثل نقطة الانصهار أو الكثافة. سوف تقوم المتشكلات المختلفة للمركب دائمًا بتدوير الضوء المستقطب بحجم متساوٍ ولكن متعاكس، (S) – إيبوبروفين، على سبيل المثال له دوران محدد + 54.5o (dextrorotatory) في الميثانول، بينما (R) -(ibuprofen) له دوران محدد -54.5o. لا توجد علاقة بين تعيين R / S للمركب اللولبي واتجاه دورانه المحدد. على سبيل المثال: يعتبر (S enantiomer) من ايبوبروفين (dextrorotatory)، ولكن (S enantiomer) من (glyceraldehyde هو levorotatory).
كيف يتم قياس الدوران البصري؟
تم قياس الدوران البصري من خلال أداة تسمى مقياس الاستقطاب، حيث تنتج هذه الأداة ضواءً مستقطبًا وتمرره عبر عينة من السائل، ويتم قياس الزاوية التي يتم من خلالها تدوير مستوى اهتزاز الضوء المستقطب المستوي أثناء مروره عبر عينة. زاوية الدوران المحددة تسمى ألفا وتكتب بهذا الشكل []؛ ويتم التعبير عنها كقيمة موجبة أو سالبة بالاعتماد على اتجاه الدوران.
يعد قياس الدوران البصري أداة مساعدة مهمة لاكتشاف الغش، حيث أنّ المركبات المضافة التي قد تكون قد تم إنتاجها في التخليق الكيميائي السائب تحتوي على مواد كيميائية ذات نشاط بصري مختلف عن نشاط الزيت الطبيعي.
الدوران البصري للزيت العطري هو عبارة عن تجميع للدورات الضوئية لمكوناته، ويتعلق بنسبها داخل هذا الزيت، وبالنسبة لمعظم الزيوت، سيتم تحديد قيمة ضمن النطاق بسبب الاختلافات في التركيب الطبيعي.
ما هو النشاط البصري؟
النشاط البصري: هو عبارة عن قدرة المركب على تدوير مستوى الضوء المستقطب، حيث تنشأ خاصية النشاط البصري نتيجة تفاعل الإشعاع الكهرومغناطيسي للضوء المستقطب مع المجالات الكهربائية غير المتماثلة التي تولدها الإلكترونات في الجزيء اللولبي.
يتم التعبير عن شدة النشاط البصري من حيث الكمية، التي تسمى الدوران المحدد، والمحددة بمعادلة تتعلق بالزاوية التي يمر من خلالها المستوى يتم تدويرها وطول مسار الضوء عبر العينة وكثافة العينة (أو تركيزها إذا كانت موجودة في محلول). نظرًا لأنّ الدوران المحدد يعتمد على درجة الحرارة وعلى الطول الموجي للضوء، يجب أيضًا تحديد هذه الكميات. يتم تعيين قيمة موجبة للدوران إذا كان في اتجاه عقارب الساعة بالنسبة لمراقب يواجه مصدر الضوء، سالبة إذا كان عكس اتجاه عقارب الساعة.
يتم تصنيف المواد الفعالة بصريًا إلى نوعين وهما:
- المواد (Dextrorotatory): وتُعرف باسم المواد التي تدور مستوى استقطاب الضوء باتجاه اليمين باسم اليد اليمنى أو (dextrorotatory) ويُشار إليها بالبادئة d أو (+) أي ذات الدوران النوعي الإيجابي.
- المواد اللاهوائية: وهي عبارة عن المواد التي تقوم بتدوير مستوى استقطاب الضوء نحو اليسار تُعرف باسم اليد اليسرى ويشار إليها بالبادئة l أو (-) أي ذات دوران محدد سلبي وهو (levorotatory).
كيف ينشأ الدوران البصري؟
ينشأ الدوران البصري داخل الجزيئات التي تحتوي على ذرة كربون واحدة غير متماثلة على الأقل، هذه الجزيئات لها تكوينان محتملان (متصاعدان)، وهما صورتان متطابقتان غير متراكبة لبعضهما البعض وتظهر خصائص دوران الضوء المعاكسة [(-) و(+)]. تقوم النباتات بتوليف متماثل واحد فقط، والذي في ظل ظروف معينة، قد يتغير جزئيًا إلى الأيزومر المعاكس.
تُعرف الكميات المتساوية من كلاهما بمخاليط راسيمية ولها دوران صفري؛ وهكذا، بالنسبة للهيوسيامين القلوي،( alpha-D) في 50٪ إيثانول = 22 ° وزميله الأتروبين غير نشط بصريًا. عادةً ما تكون المركبات المنتجة صناعيا من رفقاء السباق. قدم الإدخال الحديث نسبيًا للكروماتوغرافيا الحلزونية طريقة للفصل الكمي للمضادات الحيوية واكتشف استخدامها كمعيار للزيوت المتطايرة، والتي تكون عرضة للغش مع المنتج الصناعي.
يستخدم دستور الأدوية كروماتوجرافيا الغازية اللونية التي تستخدم أعمدة السيليكا المنصهرة بطول 30 مترًا مع مرحلة ثابتة من (-cyclodextrine) المعدل. تم تحديد اختبارات النقاوة اللولبية للزيوت المتطايرة من الكراوية وزهر البرتقال والخزامى، وكذلك الكارفون.
عندما يمر الضوء المستقطب من خلال مركب نشط بصريًا أو مادة أو مركب حلزوني، فإنّ مستوى الاستقطاب سوف يدور بمقدار يرتبط على وجه التحديد بالمنتج الذي ينتقل من خلاله. نظرًا لأنّ العديد من المركبات الكيميائية تعرض هذه الخاصية اللولبية، فإنّ قياس الدوران البصري باستخدام مقياس الاستقطاب أمر شائع في صناعات السكر والمواد الغذائية والكيميائية والصيدلانية كأداة لمراقبة الإنتاج وضمان الجودة.
يتعلق الدوران البصري بتركيز العينة المذابة والطول الذي يتم إجراء القياس عليه، ولذا فمن الشائع الاستشهاد بالمواد الكيميائية كدوران محدد بناءً على جميع العوامل المؤثرة، بما في ذلك درجة الحرارة وطول الموجة.
