Zwei Moleküle gleicher chemischer Zusammensetzung können mit unterschiedlichen Atomkonfigurationen aufgebaut sein. Atome in diesen Molekülen sind unterschiedlich angeordnet, und wenn ihre Spiegelbilder in die gleiche Richtung gedreht werden, reihen sich die Atome in diesen Molekülen nicht aneinander. Diese Moleküle werden auch als chirale Moleküle bezeichnet. Chirale Moleküle können sich nicht überlagern. Ein Isomer ist ein solches Molekül.
Ein optisches Isomer ist ein Molekül, das einen Einfluss auf eben polarisiertes Licht hat. Lichtwellen haben bestimmte Frequenzen. Polarisiertes Licht breitet sich in Wellen auf einer bestimmten Ebene oder Schwingungsfrequenz aus. Wenn eine einzelne Lichtfrequenz durch optische Isomere wandert, wird ihre Ebene gedreht. Diese Drehung kann je nach elektrischer Ladung der Isomere im oder gegen den Uhrzeigersinn erfolgen.
Wissenschaftler testen normalerweise mit einem Polarimeter auf optische Isomere. Zu den Komponenten eines Polarimeters gehören normalerweise ein Stück polarisierten Materials, durch das Licht hindurchtritt, eine Röhre, die zum Aufnehmen einer Lösung verwendet wird, ein drehbarer Analysator und ein Okular. Das Röhrchen wird mit Wasser gefüllt, das keine elektrische Ladung hat, und der Analysator wird so gedreht, dass kein Licht hindurchtreten kann.
Die Polarisatoren werden normalerweise in einem Winkel von 45 Grad gekreuzt. Dem Wasser wird eine optische Isomere enthaltende Lösung zugesetzt und der Analysator so lange gedreht, bis Licht durch das Gerät dringt. Auf diese Weise kann die Wirkung der Isomeren gemessen und der Drehwinkel notiert werden.
Beispiele für Isomere sind Aminosäuren, Zucker und Proteine. Die unterschiedlichen Geschmäcker und Gerüche einiger Lebensmittel können auf die Anordnung der Atome in diesen Lebensmitteln zurückgeführt werden. Rezeptoren in Mund und Nase können den Geschmack und das Aroma von Lebensmitteln basierend darauf wahrnehmen, wie diese Moleküle angeordnet sind und wie sie auf diese Rezeptoren reagieren.
Optische Isomere können auch verwendet werden, um die Reinheit einer chemischen Lösung zu messen. Sie können beispielsweise in der Zuckerindustrie verwendet werden, um die Konzentration von Schüttzuckersirup zu messen. In der Medizin wird die Verwendung dieser Isomere zur Messung des Blutzuckerspiegels bei Diabetikern entwickelt. Die optische Mineralogie kann Isomere auch verwenden, um Materialien in einem dünnen Abschnitt von Mineralvorkommen zu identifizieren.
Die Trennung optischer Isomere kann ein nützliches Werkzeug für die wissenschaftliche Forschung sein. Bei der Untersuchung von Aminosäuren können diese Säuren unter Verwendung optischer Isomere getrennt und gemessen werden. Eine Substanz, die diese Isomere enthält, wird durch einen Feststoff oder eine Flüssigkeit mit elektrisch geladenen Atomen geleitet, und die Isomere werden durch die Reaktion der elektrischen Ladung der Lösung und der Isomere getrennt. Optische Isomere sind in der Naturchemie weit verbreitet und können in vielen Industriezweigen einschließlich der medizinischen Forschung verwendet werden.