Einige Flüssigkeiten und Lösungen, wie Milchsäure, Weinsäure oder Traubenzuckerlösung sowie einige Kristalle (Quarz) und Flüssigkristalle, zeigen optische Aktivität.
Optisch aktiv nennt man Substanzen, die die Schwingungsebene des Lichts verdrehen.
Der Drehwinkel α der Schwingungsebene hängt von der Substanz, von der Schichtdicke und von der Lichtfrequenz ab. Bei Lösungen ist der Drehwinkel zur Konzentration proportional. Durch Messung des Drehwinkels kann man daher die Konzentration einer Lösung bestimmen. Davon wird in der Chemie, in der Biologie und in der Medizin Gebrauch gemacht.
Für diese Eigenschaft kann die Kristallform verantwortlich sein, aber auch - wie bei den genannten Flüssigkeiten - die räumliche Anordnung der Atomgruppen in einem Molekül. Da derartige Strukturen in zwei spiegelbildlichen Formen vorkommen können, kann ein optisch aktiver Stoff in „linksdrehender„ und „rechtsdrehender“ Modifikation auftreten. So gibt es z. B. links- und rechtsdrehenden Quarz oder links- und rechtsdrehende Milchsäure.
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Links- und rechtsdrehende Milchsäure |
Bei der synthetischen Herstellung einer optisch aktiven Substanz im Laboratorium ist in den meisten Fällen die Wahrscheinlichkeit für die Bildung einer linksdrehenden und einer rechtsdrehenden Form gleich groß. Es entsteht daher ein sogenanntes razemisches Gemisch. Dieses enthält jede der beiden Formen in gleichen Anteilen und ist natürlich optisch inaktiv. In lebenden Organismen dagegen wird der Aufbau der Moleküle durch Enzyme gesteuert. Das bewirkt, dass der Organismus entweder mir die „Rechtsform„ oder nur die „Linksform“ herstellen kann. Umgekehrt zeigt es sich, dass gewisse Organismen nur eine von zwei spiegelbildlichen Molekülformen abbauen und verwerten können.