Hiralnost

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Jump to navigation Jump to search
Dva enantiomera hiralne generičke aminokiseline.

Hiralnost (grč. χειρ – kheir = ruka) je svojstvo simetrije koje je važno u nekoliko grana nauke.

Objekt ili sistem je hiralan ako se njegovi oblici razlikuju od svojih slika u ogledalu, tj. ne mogu biti međusobno superponirani. Nasuprot tome, izgled u ogledalu ahiralnog predmeta, kao što je sferični, ne može se razlikovati od objekta. Hiralni objekti i njihove slike u ogledalu se nazivaju enantiomorfi (grč. = suprotnost forme) ili enantiomeri kada se odnosi na molekule. Nehiralni predmeti se zovu ahiralni (ponekad i amfihiralni) i mogu se superponirani na odraz u ogledalu.

Ako je objekt nehiralni i zamisli se kao da je plava, onda se njegova slika u ogledalu zamišlja kao da je žuta. Zatim se nizom rotacija i translacija ove dvije boje mogu biti preklopljene, dajući ne dajući zeleno ni sa jednom od preostalih originalnih boja.

Hiralnost/nehiralnost još očitije ilustrira poređenje zavrtnja (šarafa) i eksera. Prvi ima lijeve ili desne navoje, a drugi nema nikakve.[1][2][3][4]

Izraz hiralnost je prvi put koristio Lord Kelvin 1893. godine na predavanju u Oxford University Junior Scientific Clubu, koje je objavljeno 1894. godine.[5]

Strane ljudskog tijela su možda najčešće opštepriznati primjer hiralnosti: lijeva ruka je supernepoklapajući odraz desnoj; bez obzira na to koliko su orijentirane dvija ruke, nemoguće ih je poklopiti tako da se sve glavne osobine obje podudare u svim pravcima. Ova razlika u simetriji postaje jasna ako netko pokuša da se rukuje sa desne strane ili ako rukavicu lijeve ruke stavi na desnu. U matematici hiralnost je u oblasti brojki koje nisu identične svom odrazu u ogledalu.

Matematika[uredi | uredi izvor]

Hiralni 3D objekt bez središnje simetrije ili ravni simetrije (Klikni okvir).
Svih sedam čvorova ili prijelaza (ne uključujući sliku u ogledalu).

U matematici, brojka je hiralnia ako ne može biti mapirana u svoj odraz u ogledalu, matematičkom rotacijom i geometrijskim translacijom. Naprimjer, činjenica je da se desna strana cipele razlikuje od lijeve, a kazaljke na satu se međusobno razlikuju.

Za hiralne objekte i njihove slike u ogledalu se kaže da su enantiomorofi (grč. ἐναντίος - enantios = suprotno + μορφή - morphe = oblik. A nehiralna brojka se zove ahiralna ili amfihiralna.

Helix (okrenut, uvrnut, vijak, propeler, itd) i Möbius strip su hiralni dvodimenzionalni objekati u trodimenzionalnom ambijentalnom prostoru, u obliku slovâ J, L, S i Z.

Mnogi drugi poznati predmeti pokazuju istu hiralnu simetriju ljudskog tijela, kao što su rukavice, čaše (gdje se dva objektiva razlikuju u receptu) i cipele. Sličan pojam hiralnosti smatra se u teoriji čvorova, kao što je objašnjeno u nastavku.

Neki hiralni trodimenzionalne objekti, kao što su puževi roda Helix, mogu biti uvijeni na desnoruko (desnogirno) ili ljevoruko (lijevogirno), u skladu sa pravilom desne ruke.

Geometrija[uredi | uredi izvor]

U geometriji, brojka je aciralna ako i samo ako simetrija grupa sadrži najmanje jednu izometriju zvanu orijentacija-unazad.

U dvije dimenzije, svaki lik koji posjeduje os simetrije je ahiralan, a može se pokazati da svaka ograničena ahiralna figura mora imati osi simetrije. U tri dimenzije, ahiralan je svaki lik koji posjeduje ravan simetrije ili centar simetrije. Postoje, međutim, ahiralne brojke kojima nedostaju i ravan i centar simetrije. Što se tiče grupe tačaka, svim hiralnim brojkama nedostaje nepravilna os rotacije (S<sub<n ). To znači da oni ne mogu sadržavati centar inverzije (i) ili vazdušno ogledalo (σ). Jedina figura sa grupe tačaka pod oznakom C1, Cn, Dn, T, O ili mogu biti hiralni.

Teorija čvorova[uredi | uredi izvor]

Osmočvorna figura (matematika) --> Matematika čvorova zvanih amfihiralni čvor, ako može stalno mijenjati svoj odraz u ogledalu, zove se kiralna. Naprimjer, bez čvora i čvora osmice su ahiralni, dok je trolini čvor hiralni.

Fizika[uredi | uredi izvor]

Animacija lijevo usmjerene (suprotne kretanju kazaljki na satu), kružno polarizirane svjetlosti, gledane u smjeru izvora, suglasno sa fizičkim i astronomskim konvencijama.

U fizici, hiralnosti se mogu naći u spin česticama, koje se mogu koristiti za određivanje nespretnosti (aka hiralnosti) za tu česticu. Transformacija simetrije između dva naziva se paritet. Nepromjenljivost polariteta u diracovim fermionima se naziva hiralna simetrija.

Elektromagnetizam[uredi | uredi izvor]

Elektromagnetska zraka se širi prema lijevo/desno modelu polarizacije i opisuje se nazivima kružne spiralnosti (koja se javlja kod puža). Polarizacija ovakvih talasa se opisuje kao geomtrijska orijentacija, tj. promjena vremena uloge određenim Euklidskim vektoriđom, amplitudom električnog polja (vidi sliku desno).

Hemija[uredi | uredi izvor]

(S)-Alanin (lijevo) i (R)-alanin (desno) i u blizanačkom obliku pri neutralnom pH.

Širenje elektromagnetnog zračenja kao "nespretnog" talasa polarizacije opisano je u smislu helikoidnosti (u obliku spirale). Polarizacija jednog elektromagnentnog talasa, je svojstvo koje opisuje orijentacija, odnosno vremenska različitost, pravca (Euklidov vektor), i amplitude električnog polja. Za prikaz, pogledajte sliku na desno.

U hemiji, hiralnosti se obično odnosi na molekule. Dvije slike hiralnih molekula u ogledalu se zovu enantiomeri ili optički izomeri. Parovi enantiomera su često označeni kao dešnjaci, "ljevoruki" ili oni koji imaju sklonosti ka ahiralnosti. Kao polarizirana, svjetlost prolazi kroz hiralne molekule i ravni polarizacije, a kada prolaze duž osi prema izvoru, rotirat će u smjeru kazaljke na satu (na desno) ili u suprotnom pravcu (lijevo).

Molekulska hiiralnost je zanimljiva zbog njene primjene u stereohemiji neorganskoj, organskoj i fizičkoj hemiji, biohemiji i supramolekulskoj hemiji.[6][7][8]

Biologija[uredi | uredi izvor]

Kućice dvije vrste morskih puževa: lijevo je (normalna) lijevo usmjerena hiralnost Neptunea angulata, a desno (normalna) udesno usmjerena navojitost Neptunea despecta.

U anatomiji, hiralnosti se nalazi u nesavršenom ogledalu simetrije tijela mnogih vrsta životinja. Organizami kao što su puževi pokazuju hiralnosti u spirali kućice, što dovodi do asimetričnog izgleda. Preko 90% gastropodnih vrsta imaju dekstralni (desnoruki) pravac motanja, a mali broj vrsta i rodova su gotovo uvijek sinistralni (ljevoruki). Vrlo mali broj vrsta (na primjer Amphidromus perversus) imaju ravnomjernu mješavinu dva pravca uvijanja ljušture.[9][10]

Kod ljudi, hiralnosti (poznate i kao nespretnost ili lateraliziranost) je atribut kojom su određene nejednake raspodjele fine motorne sposobnosti između lijeve i desne ruke. Osoba kod koje je spretnija desna strana zove se dešnjak, a za onu kojoj je vještija lijeva strana, kaže se da je ljevoruk. Hiralna asimetrija se također vidi posmatranjem lica. Jedno oko naprimjer, može biti pravo usmjereno, a drugo – razroko.

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Atkins P., de Paula J. (2006): Physical chemistry, 8th Ed. W. H. Freeman, San Francisco, ISBN 0-7167-8759-8
  2. ^ Binder H. H. (1999): Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag, Stuttgart, ISBN 3-7776-0736-3.
  3. ^ Whitten K.W., Gailey K. D. and Davis R. E. (1992): General chemistry, 4th Ed. Saunders College Publishing, Philadelphia, ISBN 0-03-072373-6.
  4. ^ Petrucci R.H., Harwood W.S. and Herring F.G. (2002): General Chemistry, 8th Ed. Prentice-Hall, New York, ISBN 0-13-014329-4.
  5. ^ Sir William Thomson Lord Kelvin (1894): The molecular tactics of a crystal. Clarendon Press: http://archive.org/details/moleculartactic00kelvgoog.
  6. ^ Laidler K. J. (1978): Physical chemistry with biological applications. Benjamin/Cummings, Menlo Park, ISBN 0-8053-5680-0.
  7. ^ Weast R. C., Ed. (1990): CRC Handbook of chemistry and physics. Chemical Rubber Publishing Company, Boca Raton, ISBN 0-8493-0470-9.
  8. ^ Laidler K. J. (1978): Physical chemistry with biological applications. Benjamin/Cummings, Menlo Park, ISBN 0-8053-5680-0.
  9. ^ Schilthuizen M., Davison A. (2005): The convoluted evolution of snail chirality. Naturwissenschaften, 92 (11): 504–515.
  10. ^ http://www.jaxshells.org/052ddr.htm Amphidromus perversus (Linnaeus, 1758).

Vanjski linkovi[uredi | uredi izvor]