Hiralnost

Hiralnost (grč. χειρ – kheir = ruka) svojstvo je 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 zovu se ahiralni (ponekad i amfihiralni) i mogu se superponirati 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, ne dajući zeleno ni s jednom od preostalih originalnih boja.

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

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

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

Matematika

Hiralni 3D objekt bez centralne simetrije ili ravni simetrije (klikni na okvir).

Svih sedam čvorova ili prelaza (ne uključujući sliku u ogledalu).

U matematici, brojka je hiralna 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 se razlikuju.

Za hiralne objekte i njihove slike u ogledalu se kaže da su enantiomorfi (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 objekti 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 (ljevogirno), u skladu s pravilom desne ruke.

Geometrija

U geometriji, brojka je ahiralna 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, C_n, D_n, T, O ili mogu biti hiralni.

Teorija čvorova

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

Fizika

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

U fizici, hiralnost se može naći u spin česticama, koje se mogu koristiti za određivanje nespretnosti (tj. hiralnosti) za tu česticu. Transformacija simetrije između dva naziva se paritet. Nepromjenjivost polariteta u Diracovim fermionima naziva se hiralna simetrija.

Elektromagnetizam

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

Hemija

(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, svojstvo je koje opisuje orijentacija, odnosno vremenska različitost, pravca (Euklidov vektor) i amplitude električnog polja. Za prikaz pogledajte sliku 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 (nadesno) ili u suprotnom pravcu (nalijevo).

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

Biologija

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

U anatomiji, hiralnost se nalazi u nesavršenom ogledalu simetrije tijela mnogih vrsta životinja. Organizmi kao što su puževi pokazuju hiralnost u spirali kućice, što dovodi do asimetričnog izgleda. Više od 90% gastropodnih vrsta imaju dekstralni (desnoruki) pravac motanja, a mali broj vrsta i rodova gotovo su uvijek sinistralni (ljevoruki). Vrlo mali broj vrsta (npr., Amphidromus perversus) imaju ravnomjernu mješavinu dva pravca uvijanja ljušture.^[8]^[9]

Kod ljudi, hiralnost (poznata i kao nespretnost ili lateraliziranost) atribut je kojim 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 također se vidi posmatranjem lica. Jedno oko, naprimjer, može biti pravo usmjereno, a drugo razroko.

Također pogledajte

Reference

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

Vanjski linkovi

[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.

[Laidler_K._J._1978-6] 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] Schilthuizen M., Davison A. (2005): The convoluted evolution of snail chirality. Naturwissenschaften, 92 (11): 504–515.

[9] ttp://www.jaxshells.org/052ddr.htm Amphidromus perversus (Linnaeus, 1758).

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]