旋光物的奥秘何在

旋光物的奥秘何在

什么是“旋光性”呢？这还得从平面偏振光讲起。

你一定看过立体电影吧！看立体电影，必须戴一副特制的眼镜，它是由两块偏振片组成的，这副眼镜的作用就是让银幕上重叠在一起的两幅略有不同的画面分别进入左右眼，互不干扰，这就是立体电影的全部奥秘所在。为了实现这一目的就得请平面偏振光来帮忙。其实，银幕上的两幅重叠在一起的画面，分别是由两种振动面互相垂直的平面偏振光组成的，当这两种光经过眼镜片时，镜片就起了“检察人员”的作用，分别放进一个，留下一个，于是，栩栩如生的立体效果便跃然眼前。这种平面偏振光与普通太阳光有何不同呢？从微观角度看，前者仅在一个方向上振动，而后者在各个方向上都有振动。

物质的旋光性就是指当平面偏振光经过某种物质以后，它的振动面发生了旋转的现象，“旋光”的名称即由此而来。而且，这种旋转还具有方向性：眼睛迎着射出的平面偏振光，如果它的振动面沿顺时针方向旋转，该物质是“右旋光性”的；逆时针方向旋转，则是“左旋光性”的。

最早对物质的旋光现象进行研究的是法国化学家巴斯德。法国素以盛产葡萄闻名于世，因此，那里的酿酒业十分发达。在酿酒过程中，产生了两种副产品：酒石酸和葡萄酸。这两种物质的“外貌”毫无差别，就是前者为右旋性，后者却不存在旋光性。这是何故呢？当时，许多科学家都被这个有趣的难题深深地吸引住了。

1848年，巴斯德发现，右旋的酒石酸都是半面晶面，而且晶面都在同一个方向。这一偶然的发现，使巴斯德猜测；酒石酸的半面晶面也许和旋光性具有什么关系吧，循着这个思路，他仔细研究了不具有旋光性的葡萄酸，果然发现它是由两种酒石酸组成的，一种具有右旋性，另一种则具有左旋性，两者混合后，旋光现象便相互抵消了。26岁的巴斯德终于揭开了酒石酸的旋转之谜，由此，他还获得了英国皇家学会奖章和法国骑士勋章呢！

接着，英国科学家尼科耳发明了一种尼科耳棱镜，用它可以从太阳光中获得偏振光，或者检查偏振光的性质。当时，尼科耳制作该棱镜是用长度约为宽度三倍的透明的冰洲石晶体沿一定方向锯开后磨光，再利用加拿大树胶粘合制成的。由于尼科耳棱镜的制成，人们获得或检查偏振光便变得唾手可得了。

通俗地说，左旋和右旋的关系，就如同我们的左手和右手，尽管两者大小相同、形状相同，却不能手心手背同朝一个方向互相重叠在一起，也正像镜子里的影子和实体不能通过平移而叠合的情景一样。那么，左旋和右旋的本质在哪里呢？

19世纪中期，巴斯德不得而知。

1869年，德国化学家威利森努斯对乳酸进行了一系列的研究后，得出了这样的结论：相同结构分子具有不同的旋光性，只能从原子在空间的不同排布来解释。这一设想冲破了经典化学平面结构的学说，由平面走向了立体。然而，他也没有完全揭开谜底。

1874年9月，荷兰化学家范霍夫和法国化学家勒贝尔相继揭开了谜底。范霍夫在一本小册子里，论述了旋光现象与有机化合物构造之间的关系，认为碳的四个化学键不可能位于同一平面上，而只能向空间各个方向伸出去，这样，才解释了25年前由巴斯德发现的左旋和右旋的奥秘。

事情却没有到此结束。

人们还发现，在地球上，组成生命体的糖和蛋白质中，所有的氨基酸都是左旋性的；而自然存在的氨基酸有稳定的右旋性，但它却被生命体“拒之门外”，这难道是偶然出现的吗？地球上最初的生命在形成时，是偶然地成为左旋体的呢，还是由于什么本质上的不对称性，而使得左旋系统成为必然的呢？人类还茫然无知。