MAGEN ASPEKTE

Polarisiertes Licht

Jean-Baptiste Biot (1774-1862), Physiker, Mathematiker und Astronom

Der französische Physiker, Mathematiker und Astronom Jean-Baptiste Biot (1774-1862) hat die Naturwissenschaften seiner Zeit in ungewöhnlichem Maße bereichert. Heute sind uns vor allem seine Abhandlungen über polarisiertes Licht in Erinnerung. Licht "besteht" bekanntlich aus elektromagnetischen Schwingungen. Diese Schwingungen erfolgen bei natürlichen Lichtstrahlen in allen Richtungen des Raumes. Lässt man den Lichtstrahl jedoch ein spezielles Filter passieren, so wird lediglich eine Schwingungsebene hindurch gelassen. Derartiges Licht mit nur einer ausgezeichneten Schwingungsebene nennt man polarisiertes Licht.

Darstellung des polarisierten Lichts

In seinen Versuchen wurde Biot, darauf aufmerksam, dass sich die Schwingungsebene des polarisierten Lichtes dreht, wenn es Lösungen bestimmter organischer Substanzen durchdringt. Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse gelang es ihm sogar, die Art und Menge von Zuckern in Lösungen zu bestimmen. Er maß einfach den Winkel, um den die Ebene des polarisierten Lichtes verdreht wurde und verglich ihn mit Zuckerlösungen verschiedener Konzentrationen. Dieses Prinzip wird noch heute in der Lebensmittelindustrie angewandt. Als besonders befruchtend erwies sich die Zusammenarbeit Biots mit dem französischen Chemiker und Mikrobiologen Luis Pasteur (1822-1895). Pasteur gebührt Hochachtung für die Entwicklung zahlreicher Impfstoffe, so zum Beispiel gegen die Tollwut und gegen den Milzbranderreger. An dieser Stelle soll uns allerdings eine andere gemeinsame herausragende Leistung der beiden Wissenschaftler beschäftigen. Im 18. Jahrhundert wurde die Weinsäure entdeckt. Sie konnte aus dem Weinstein isoliert werden, der sich in Flaschen als Nebenprodukt der alkoholischen Gärung absetzt. Wir wollen vorweg nehmen, dass Weinsäure eine chirale Substanz ist, in der Natur jedoch ausschließlich ein Isomer, nämlich die L-(+)-Weinsäure vorkommt (lesen sie dazu in unserer Rubrik "Wissenschaft verstehen"). Pasteur bemerkte zufällig, dass künstlich hergestellte Weinsäure jedoch immer zu zwei verschieden aussehenden Kristallformen führt. Da er auf dem Gebiet der Kristallographie sehr bewandert war, entging ihm nicht, dass sich diese Kristalle wie Bild und Spiegelbild zueinander verhielten. Unter Biots Anleitung sortierte er die beiden Formen mit einer Pinzette in tagelanger Kleinarbeit auseinander. Anschließend löste er sie sortenrein getrennt in Wasser auf. Als er die Lösungen darauf hin mit seinem "Polarimeter" untersuchte, stellte er fest, dass die beiden verschiedenen Formen die Ebene des polarisierten Lichtes in genau die jeweils entgegengesetzte Richtung drehten. Die Lösung mit den "Rechts-Kristallen" drehte sie nach rechts, die "Links-Kristalle" hingegen nach links. Die Tragweite dieser bahnbrechenden Entdeckung schlägt sich nicht nur in einer noch heute üblichen Kennzeichnung der Spiegelbild-Isomeren nieder, sondern ist auch eine der wichtigsten Grundlagen in der Analytik chiraler Substanzen.