La dispersión rotatoria óptica es la variación en la rotación óptica de una sustancia con un cambio en la longitud de onda de la luz . La dispersión rotatoria óptica se puede utilizar para encontrar la configuración absoluta de complejos metálicos . Por ejemplo, cuando la luz blanca polarizada en el plano de un retroproyector pasa a través de un cilindro de solución de sacarosa , se observa un arco iris en espiral perpendicular al cilindro. [ cita requerida ]
Principios de Operación
Cuando la luz blanca pasa a través de un polarizador , la extensión de la rotación de la luz depende de su longitud de onda . Las longitudes de onda cortas se rotan más que las longitudes de onda más largas, por unidad de distancia. Debido a que la longitud de onda de la luz determina su color, se observa la variación de color con la distancia a través del tubo. [ cita requerida ] Esta dependencia de la rotación específica en la longitud de onda se llama dispersión rotatoria óptica. En todos los materiales, la rotación varía con la longitud de onda. La variación se debe a dos fenómenos bastante diferentes. La primera explica en la mayoría de los casos la mayor parte de la variación en la rotación y no debe denominarse estrictamente dispersión rotatoria. Depende del hecho de que la actividad óptica es en realidad una birrefringencia circular . En otras palabras, una sustancia que es ópticamente activa transmite luz polarizada circularmente a la derecha con una velocidad diferente de la luz polarizada circularmente a la izquierda .
Además de esta pseudodispersión que depende del espesor del material, existe una verdadera dispersión rotatoria que depende de la variación con la longitud de onda de los índices de refracción para la luz polarizada circularmente a derecha e izquierda.
Para longitudes de onda que son absorbidas por la muestra ópticamente activa, los dos componentes polarizados circularmente serán absorbidos en diferentes grados. Esta absorción desigual se conoce como dicroísmo circular . El dicroísmo circular hace que la luz incidente linealmente polarizada se polarice elípticamente . Los dos fenómenos están estrechamente relacionados, al igual que la absorción y la dispersión ordinarias. Si se conoce todo el espectro de dispersión rotatoria óptica, se puede calcular el espectro de dicroísmo circular y viceversa.
Quiralidad
Para que una molécula (o cristal) exhiba birrefringencia circular y dicroísmo circular, debe ser distinguible de su imagen especular . Se dice que un objeto que no puede superponerse a su imagen especular es quiral , y la dispersión rotatoria óptica y el dicroísmo circular se conocen como propiedades quiropticas.
La mayoría de las moléculas biológicas tienen uno o más centros quirales y experimentan transformaciones catalizadas por enzimas que mantienen o invierten la quiralidad en uno o más de estos centros. Otras enzimas producen nuevos centros quirales, siempre con una alta especificidad. Estas propiedades explican el hecho de que la dispersión rotatoria óptica y el dicroísmo circular se utilizan ampliamente en química orgánica e inorgánica y en bioquímica.
En ausencia de campos magnéticos, solo las sustancias quirales exhiben dispersión rotatoria óptica y dicroísmo circular. En un campo magnético, incluso las sustancias que carecen de quiralidad rotan el plano de la luz polarizada, como lo muestra Michael Faraday . La rotación óptica magnética se conoce como efecto Faraday , y su dependencia de la longitud de onda se conoce como dispersión rotatoria óptica magnética. En las regiones de absorción, se observa dicroísmo circular magnético.