Explique cada uma das seguintes afirmativas, incluindo na explicação a definição dos termos em negrito.
Em uma mistura de enantiômeros aquele que estiver em excesso irá determinar o sentido do desvio da luz plano polarizada.

Passo 1

O enunciado afirma que, em uma mistura de enantiômeros, aquele que estiver em excesso determina o sentido do desvio da luz plano polarizada. O conteúdo envolve conceitos de quiralidade (enantiômeros), óptica (luz plano polarizada e atividade óptica) e como a composição da mistura (razão entre as concentrações dos dois enantiômeros) afeta o resultado. Para resolver, vamos:
  1. Definir os termos em negrito.
  2. Explicar como cada enantiômero interage com luz plano polarizada.
  3. Mostrar que a rotação total é a soma algébrica das rotações individuais e, portanto, o enantiômero em excesso impõe o sinal final.

Passo 2

Definições dos termos em negrito:
  • Enantiômeros são moléculas quirais que são imagens especulares não sobreponíveis entre si; cada uma gira o plano de polarização da luz em módulo igual, mas em sentidos opostos.
  • Mistura de enantiômeros é qualquer combinação desses dois espelhos quirais numa mesma amostra. Se as concentrações são iguais, temos uma mistura racêmica; se diferem, há um enantiômero em excesso.
  • Luz plano polarizada é luz cuja vibração está confinada a um único plano. Quimicamente ativo, um composto quiral rotaciona esse plano, fenômeno chamado atividade óptica.
  • Desvio da luz plano polarizada (ou rotação óptica) é o ângulo pelo qual o plano de vibração da luz é girado ao atravessar uma solução de substância opticamente ativa.

Passo 3

Cada enantiômero, isoladamente, produz uma rotação óptica de mesmo valor absoluto \alpha_+ mas com sinais opostos:
\alpha_- = -\,\alpha_+.
Se na solução há concentrações c_+ de enantiômero (+) e c_- de (-), a rotação observada é a soma algébrica:
\alpha_{\rm obs} \;=\;\alpha_+\,c_+ \;+\;\alpha_-\,c_- \;=\;\alpha_+\,c_+ \;-\;\alpha_+\,c_-\;=\;\alpha_+\,(c_+ - c_-).

Passo 4

Do último resultado vemos que o sinal de \alpha_{\rm obs} depende unicamente do sinal de (c_+ - c_-).
  • Se c_+>c_-, então \alpha_{\rm obs}>0 e o desvio será no mesmo sentido que o enantiômero (+).
  • Se c_- > c_+, então \alpha_{\rm obs}<0 e o desvio será no sentido do enantiômero (-).
    Em outras palavras, o enantiômero que estiver em excesso dita o sentido do desvio do plano de polarização.

Resposta

Em uma mistura de enantiômeros, a rotação total da luz plano polarizada é proporcional à diferença de concentrações dos dois enantiômeros, de modo que aquele que estiver em excesso determina o sentido do desvio.

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