Диссимметрия в композиции это: 7 СИММЕТРИЯ И ДИСИММЕТРИЯ в композиции-Энциклопедия

Содержание

7 СИММЕТРИЯ И ДИСИММЕТРИЯ в композиции-Энциклопедия

Симметрией мы называем одинаковое расположение равных частей по отношению к плоскости или линии. Она относится к наиболее сильным средствам организации формы. Симметричность строения воспринимающих органов является одной из причин её активного воздействия на восприятие.

Простейший вид симметрии – зеркальная симметрия, симметрия левого и правого. В этом случае одна половина формы является как бы зеркальным отражением другой. Воображаемая плоскость, делящая форму на две равные части, называется плоскостью симметрии. Плоскость симметрии в произведениях архитектуры, как правило, вертикальна, также как вертикальна плоскость симметрии тела человека. В горизонтальной проекции строго дисциплинируется расположение частей здания и его деталей, по вертикали развивается свободное и разнообразное чередование элементов и их частей.

Симметрия сооружения связывается с организацией его функций. Проекция плоскости симметрии – ось здания – определяет обычно размещение главного входа и начало основных потоков движения. Симметрия не может быть оправданной, если построению плана насильственно подчиняется несимметричная по своей природе система жизненных процессов. Не может быть оправданием симметрии и одинаковое по отношению к оси расположение неравноценных функций. Симметрия объединяет композицию. Расположение главного элемента на оси подчёркивает его значимость, усиливая соподчинённость частей. Каждая деталь в симметричной системе существует как двойник своей обязательной паре, расположенной по другую сторону оси, и благодаря этому она может рассматриваться лишь как часть целого.

Симметрия – многообразная закономерность организации формы здания, эффективное средство приведения её к единству. Однако применение симметрии в архитектуре должно быть поставлено в зависимость от целесообразной организации жизненных процессов и логики конструкций. Симметричные формы могут производить впечатление волевой организованности, величественности. Но вместе с тем симметрия сковывает, жёстко регламентирует не только здание, но и самого пользующегося им человека.

Симметрия как средство организации формы не имеет смысла, если она не воспринимается хотя бы с одного направления.

Дисимметрия – явление, широко распространённое в живой природе. Она характерна и для человека. Человек дисимметричен, несмотря на то, что очертания его тела имеют плоскость симметрии. Дисимметрия сказывается в лучшем владении одной из рук, в несимметричном расположении сердца и многих других органов, в строении этих органов.

Дисимметрии человеческого тела подобны и отклонения от точной симметрии в архитектуре. Обычно они вызываются практической необходимостью, тем, что многообразие функций не укладывается в пределы жёстких закономерностей симметрии. Иногда такие отклонения дают основу острого эмоционального эффекта.

Уничтожение даже мелкой детали в симметричной композиции немедленно нарушает равновесие и порождает напряжение во всей системе. Любое отклонение становится привлекающим внимание и беспокоящим акцентом. Такое воздействие нарушенной симметрии может быть использовано как художественное средство.

примеры работ по  композиции симметрии и асимметрии

 

 

 

 

Симметрия, Диссимметрия, Асимметрия - НАУКА И МЫ

Симметрия, Диссимметрия, Асимметрия

   Симметрия - одинаковое расположение равных частей по отношению к плоскости или линии. Она относится к числу наиболее сильных средств организации формы. Симметричность строения воспринимающих органов является одной из причин ее активного воздействия на восприятие. Простейший вид симметрии — зеркальная симметрия, симметрия левого и правого. В этом случае одна половина формы является как бы зеркальным отражением другой. Воображаемая плоскость, делящая форму на две равные части, называется плоскостью симметрии. Плоскость симметрии в произведениях архитектуры, как правило, вертикальна, так же как вертикальна плоскость симметрии тела человека. В горизонтальной проекции строго дисциплинируется расположение частей здания и его деталей, по вертикали развивается свободное и разнообразное чередование элементов и их частей.

   На ортогональных чертежах — фасаде, плане, разрезе— плоскость симметрии изображается линией — ее часто называют поэтому осью симметрии. Однако собственно центрально-осевая симметрия — это симметрия относительно вертикальной оси, линии пересечения двух (или большего числа) вертикальных плоскостей симметрии. Сооружение при этом состоит из равных частей, которые могут совмещаться при повороте вокруг оси симметрии. Наивысшей степенью симметрии обладает шар, в центре которого пересекается бесконечное множество осей и плоскостей симметрии,— впрочем, шар или полная сфера используются в архитектуре лишь в случаях исключительных.

   Наиболее распространена в архитектуре зеркальная симметрия. Ей подчинены постройки Древнего Египта и храмы античной Греции, амфитеатры, термы, базилики и триумфальные арки римлян, дворцы и церкви Ренессанса, равно как и многочисленные сооружения современной архитектуры. Симметрия сооружения связывается с организацией его функций. Проекция плоскости симметрии — ось здания — определяет обычно размещение главного входа и начало основных потоков движения. Симметрия не может быть оправданной, если построению плана насильственно подчиняется несимметричная по своей природе система жизненных процессов. Не может быть оправданием симметрия и одинаковое по отношению к оси расположение неравноценных функций.

   Симметрия объединяет композицию. Расположение главного элемента на оси подчеркивает его значимость, усиливая соподчиненность частей. Каждая деталь в симметричной системе существует как двойник своей обязательной паре, расположенной по другую сторону оси, и благодаря этому она может рассматриваться лишь как часть целого. Значение общего здесь снижает действенность отдельных элементов.

   Центрально-осевая симметрия реже использовалась в истории архитектуры. Ей подчинены античные круглые храмы и построенные в подражание им парковые павильоны классицизма (один из прекраснейших — так называемый «Храм дружбы», созданный в Павловске по проекту Ч. Камерона в 1782 г.). Темпьетто во дворе церкви Сан-Пьетро в Риме (1502 год, архитектор — Донато Браманте) отвечает законам центрально-осевой симметрии. Центрально-осевая симметрия определяет также форму некоторых архитектурных деталей — например колонн и их капителей.

   Прочие виды симметрии в архитектуре используются крайне редко, но и они могут обеспечить практическую и художественную целесообразность формы. Это показывают эксперименты К. Мельникова, одного из наиболее своеобразных и острых мастеров советской архитектуры. В проекте памятника Колумбу (1929) он подчинил основную форму осевой симметрии и вместе с тем сделал ее симметричной относительно горизонтальной плоскости. План построенного им павильона СССР на международной выставке 1925 года в Париже симметричен по отношению к плоскости, рассекающей здание по диагонали. Симметрия здесь не зеркальна — части плана могут поменяться местами, причем фигура его совместится с собой, т. е. получит форму, не отличающуюся от исходной.

   Особенно необычно Мельников использовал законы симметрии в конкурсном проекте Дворца Советов в Москве (1929). Форма его плана — круг. Равные части симметричного чашеобразного объема рассечены по диаметру вертикальной плоскостью и повернуты в этой плоскости на 180° по отношению одна к другой. Подобными экспериментами К. Мельников опроверг представление о симметрии как элементарной закономерности, возможности которой общеизвестны.

   К редко используемым зодчеством видам симметрии относится и винтообразная. Она издавна применялась для элементов здания — винтовых лестниц и пандусов, витых стволов колонн. Попытку использовать ее для организации крупной части здания сделал американский архитектор Ф. Л. Райт. Экспозиционный корпус построенного по его проекту музея Гуггенхейма сформирован несколькими витками железобетонной пологой спирали,
образующей своеобразную галерею — пандус. Винтообразная симметрия использована при создании освещения залов Государственной Думы.

   Симметрия — многообразная закономерность организации формы здания, эффективное средство приведения ее к единству. Однако применение симметрии в архитектуре должно быть поставлено в зависимость от целесообразной организации жизненных процессов и логики конструкций. Симметричные формы могут производить впечатление волевой организованности, величественности. Но вместе с тем симметрия сковывает, жестко регламентирует не только здание, но и самого пользующегося им человека. Симметрия как средство организации формы не имеет смысла, если она не воспринимается хотя бы с одного направления.


Диссимметрия

   Абсолютная симметрия в крупных и сложных сооружениях, строго говоря, невозможна. Сложность функциональных систем вызывает частичные отклонения от основной, определяющей характер композиции симметричной схемы. Нарушенную, частично расстроенную симметрию мы называем диссимметрией. Диссимметрия — явление, широко распространенное в живой природе. Она характерна и для человека. Человек диссимметричен, несмотря на то, что очертания его тела имеют плоскость симметрии. Диссимметрия сказывается в лучшем владении одной из рук, в несимметричном расположении сердца и многих других органов, в строении этих органов.

   Диссимметрии человеческого тела подобны и отклонения от точной симметрии в архитектуре. Обычно они вызываются практической необходимостью, тем, что многообразие функций не укладывается в пределы жестких закономерностей симметрии. Иногда такие отклонения дают основу острого эмоционального эффекта. Уничтожение даже мелкой детали в симметричной композиции немедленно нарушает равновесие и порождает напряжение во всей системе. Любое отклонение становится привлекающим внимание и беспокоящим акцентом. Такое воздействие нарушенной симметрии может быть использовано как художественное средство.

   Размещение восьмигранной часовни в одном из углов здания сломало строгую симметричность дворца Карла V в Гранаде, одного из первых сооружений архитектуры Возрождения в Испании (1526, арх. П. Мачука). Рассудочная холодность композиции преодолена этой «вольностью». Диссимметрию в композицию Санта-Мария-дель-Фьоре во Флоренции внесла колокольня.

   Свободное расположение деталей в пределах симметричной схемы обычно для русского народного зодчества и придает особенную привлекательность и индивидуальность его произведениям. Частично нарушенная симметрия, отвечающая сложности жизненных процессов и в то же время служащая художественным средством выражения этой сложности, часто встречается и в современной зарубежной архитектуре. Она стала излюбленным приемом таких известных американских архитекторов, как Л. Кан и П. Рудольф. В их работах увлечение «отклонениями» заходит, однако, столь далеко, что симметрия, лежащая в основе, подчас трудно уловима (здание художественных факультетов Йельского университета в Ныо-Хей-вене, США, построенное П.

Рудольфом в 1963 г.). Равенство частей, лежащих по сторонам плоскости симметрии, заменяется подобием их общих очертаний.

Асимметрия

   С точки зрения математических понятий асимметрия — лишь отсутствие симметрии. Однако обширная категория приемов композиции отнюдь не покрывается этим негативным определением. В архитектуре — симметрия и асимметрия - два противоположных метода закономерной организации пространственной формы. Подчиненная собственным внутренним законам, асимметрия отнюдь не исчерпывается разрушением симметрии. Единство является целью построения асимметричной системы так же, как и симметричной, однако достигается оно иным путем. Тождество частей и их расположения заменяется зрительным равновесием. Асимметричные композиции в процессе развития архитектуры возникли как воплощение сложных сочетаний жизненных процессов и условий окружающей среды. Конкретные формы таких композиций вырастают как результат неповторимого сочетания факторов. Асимметрия поэтому индивидуальна, в то время как в самом принципе симметрии заложена общность, признак, связывающий все сооружения, имеющие симметрию данного типа.

   Соподчиненность частей — основное средство объединения асимметричной композиции. Соподчинение проявляется не только в соотношении размеров, расстановке силуэтных и пластических акцентов, но в направленности системы пространств и объемов к главным частям здания или ансамбля, расположение которых не совпадает с геометрическим центром.

   Асимметричная композиция может складываться из симметричных частей, связи между которыми не подчиняются закономерностям симметрии. Такой характер имеют и многие природные формы — симметрии подчинены части, целое асимметрично (пример — листья и дерево в целом). Эрехтейон на Акрополе в Афинах относятся к числу наиболее гармоничных зданий с асимметричной композицией. Особенности его объемно-пространственного построения были вызваны и сложностью назначения — храм посвящен сразу двум божествам — Афине и Посейдону, и необходимостью поставить сооружение на точно определенном месте со сложным рельефом.

   Основной объем здания вытянут с востока на запад и завершен с восточной стороны шестиколонным портиком. К этому объему по сторонам западного фасада примыкают обращенный на юг портик кариатид и глубокий четырехколонный портик, обращенный к северу, вместе формирующие ось, перпендикулярную оси симметрии главного объема. Соотношения сливающихся, взаимосвязанных пространств и объемов, формирующих эти пространства, определяют композицию системы площадей исторического центра Ленинграда. Асимметрия и здесь возникает из сочетания симметричных частей. Среднее звено этого гигантского ансамбля — Адмиралтейская площадь (пространство ее теперь поглотила разросшаяся зелень сада, устроенного в 1870-е гг.).

   Оси Дворцовой и Сенатской площадей, образующих крайние звенья системы, направлены к Неве, перпендикулярно оси связующей части. Главенство Дворцовой площади выявляется сложной формой ее пространства, часть которого обрамляет дугообразное в плане здание Главного штаба. Кульминационная точка ансамбля, пересечение главных его осей, закреплена вертикалью Александровской колонны. Осевые направления, которым подчинены пространства, закреплены ориентирами, намеченными в объемных формах. Ось, параллельную Неве, отмечают Александровская колонна и портик б. Конногвардейского манежа; ось Дворцовой площади закреплена аркой Главного штаба, колонной и центральным ризалитом Зимнего дворца; ось Сенатской площади, широко открытой к Неве, находит опору в мощном объеме Исаакиевского собора.

   Эти оси имеют значение главных линий ориентации, диктующих направление движения. Ось не является обязательным признаком симметрии или следствием симметричности построения. Оси — направления, соединяющие главные элементы композиции, — могут быть не только воображаемыми линиями, но и линиями движения. В плане исторического центра Ленинграда основными осями, имеющими значение линий ориентации, линий зрения и основных функциональных направлений, являются три магистрали, сходящиеся к башне Адмиралтейства (Невский проспект, ул. Дзержинского и проспект Майорова). Они служили основой формирования обширной городской структуры, однако не предопределили ее полной симметричности.

   Ось, подчиняющая себе пространственную структуру, может быть и непрямолинейной. Такова ось композиции Акрополя в Афинах, имевшая два перелома — при выходе из Пропилеи и в геометрическом центре ансамбля. Ось, диктующая направление движения, должна иметь достаточно сильное зрительное завершение— как это сделано в композиции центра Ленинграда. Заметим, что мощность завершений определяется здесь не физической протяженностью осей, а их смысловой значимостью. Особенно решительно подчеркнута ось Дворцовой площади.

   Примером удивительного сочетания симметрии и асимметрии является Покровский собор (храм Василия Блаженного) на Красной площади в Москве. Эта причудливая композиция из десяти храмов, каждый из которых обладает центральной симметрией, в целом не имеет ни зеркальной, ни поворотной симметрии. Симметричные архитектурные детали собора кружатся в своем асимметричном, беспорядочном танце вокруг его центрального шатра: они то поднимаются, то опускаются, то как бы набегают друг на друга, то отстают, создавая впечатление радости и праздника. Без своей удивительной асимметрии храм Василия Блаженного просто немыслим!

   Как и в любом деле, абсолютизация одной идеи не могла привести ни к чему хорошему. Симметрия в архитектуре не составила исключения. "Красота неправильная", асимметрия, стала пробивать себе дорогу, ибо сведение красоты только к симметрии ограничивало богатство ее внутреннего содержания, лишало красоту жизни. Истинную красоту можно постичь только в единстве противоположностей. Вот почему именно единство симметрии и асимметрии определяет сегодня внутреннее содержание прекрасного в архитектуре. Симметрия воспринимается нами как покой, скованность, закономерность, тогда как асимметрия означает движение, свободу, случайность. Итак, "сфера влияния" симметрии (а значит, ее антипода- асимметрии), поистине безгранична. Природа - наука - искусство. Всюду мы видим противоборство, а часто и единство двух великих начал - симметрии и асимметрии, которые во многом и определяют гармонию природы, мудрость науки и красоту искусства.

Новые технологии на страже водосбережения

 »  »  » 

СИММЕТРИЯ И ДИСИММЕТРИЯ в композиции

Симметрией мы называем одинаковое расположение равных частей по отношению к плоскости или линии. Она относится к наиболее сильным средствам организации формы. Симметричность строения воспринимающих органов является одной из причин её активного воздействия на восприятие.

Простейший вид симметрии – зеркальная симметрия, симметрия левого и правого. В этом случае одна половина формы является как бы зеркальным отражением другой. Воображаемая плоскость, делящая форму на две равные части, называется плоскостью симметрии. Плоскость симметрии в произведениях архитектуры, как правило, вертикальна, также как вертикальна плоскость симметрии тела человека. В горизонтальной проекции строго дисциплинируется расположение частей здания и его деталей, по вертикали развивается свободное и разнообразное чередование элементов и их частей.

Симметрия сооружения связывается с организацией его функций. Проекция плоскости симметрии – ось здания – определяет обычно размещение главного входа и начало основных потоков движения. Симметрия не может быть оправданной, если построению плана насильственно подчиняется несимметричная по своей природе система жизненных процессов. Не может быть оправданием симметрии и одинаковое по отношению к оси расположение неравноценных функций. Симметрия объединяет композицию. Расположение главного элемента на оси подчёркивает его значимость, усиливая соподчинённость частей. Каждая деталь в симметричной системе существует как двойник своей обязательной паре, расположенной по другую сторону оси, и благодаря этому она может рассматриваться лишь как часть целого.

Симметрия – многообразная закономерность организации формы здания, эффективное средство приведения её к единству. Однако применение симметрии в архитектуре должно быть поставлено в зависимость от целесообразной организации жизненных процессов и логики конструкций. Симметричные формы могут производить впечатление волевой организованности, величественности. Но вместе с тем симметрия сковывает, жёстко регламентирует не только здание, но и самого пользующегося им человека.

Симметрия как средство организации формы не имеет смысла, если она не воспринимается хотя бы с одного направления.

Дисимметрия – явление, широко распространённое в живой природе. Она характерна и для человека. Человек дисимметричен, несмотря на то, что очертания его тела имеют плоскость симметрии. Дисимметрия сказывается в лучшем владении одной из рук, в несимметричном расположении сердца и многих других органов, в строении этих органов.

Дисимметрии человеческого тела подобны и отклонения от точной симметрии в архитектуре. Обычно они вызываются практической необходимостью, тем, что многообразие функций не укладывается в пределы жёстких закономерностей симметрии. Иногда такие отклонения дают основу острого эмоционального эффекта.

Уничтожение даже мелкой детали в симметричной композиции немедленно нарушает равновесие и порождает напряжение во всей системе. Любое отклонение становится привлекающим внимание и беспокоящим акцентом. Такое воздействие нарушенной симметрии может быть использовано как художественное средство.

примеры работ по  композиции симметрии и асимметрии на рисунках

"Асимметрия, диссимметрия и антисимметрия "

С симметрией (симметрия с греческого – это однородность, соразмерность, пропорциональность, гармония) мы встречаемся всюду - в природе, технике, искусстве, науке, например, симметрия форм автомобиля и самолета, симметрия в ритмичном построении стихотворения и музыкальной фразы, симметрия орнаментов и бордюров, симметрия структуры молекул и кристаллов. Понятие симметрии проходит через всю многовековую историю человеческого творчества. Оно встречается уже у истоков человеческого знания; его широко используют все без исключения направления современной науки. Принципы симметрии играют важную роль в физике и математике, химии и биологии, технике и архитектуре, живописи и скульптуре, поэзии и музыке. Законы природы, управляющие неисчерпаемой в своем многообразии картиной явлений, в свою очередь, подчиняются принципам симметрии.

Симметрия в искусстве - это волнующая тема, требующая особого разговора. Следование принципу зеркальной симметрии было настолько сильным, что порой приводило к парадоксальным результатам. Так, на мозаике киевского собора Святой Софии под знаменитой орантой изображены два зеркально-симметричных Христа, обращенных лицом к ученикам.(См. приложение рис.1) Правда, при ближайшем рассмотрении мы увидим, что симметрия здесь только приблизительная, так ка один Христос преломляет хлеб, а другой разливает вино.

Этот прием, позволяющий одновременно изобразить два важнейших момента тайного причастия, безусловно, является слишком «математичным» и со временем был вытеснен более реалистическим изображением тайной вечери.

Асимметрия: Асимметри́я (от др.-греч. ασυμμετρία «несоразмерность», от др.-греч. μετρέω — «измеряю») — отсутствие или нарушение симметрии. Говоря о принципах симметрии, мы не должны забывать, что симметрия неразрывно связана с асимметрией. Симметрия выражает нечто общее, свойственное разным объектам. Тогда как асимметрия выражает индивидуальность. В конкретном предмете мы обнаруживаем элементы симметрии, которые делают его похожими на другие подобные предметы. Однако собственное «лицо» данного предмета проявляется при наличии асимметрии.

Как и в любом деле, абсолютизация одной идеи не может дать лучших результатов. Симметрия в искусстве не составляет исключения. «Красота неправильная», асимметрия, наравне с симметрией пробивала себе дорогу в искусстве, ибо сведение красоты только к симметрии ограничивало богатство ее внутреннего содержания, лишало красоту жизни. Истинную красоту можно постичь только в единстве Космоса и Хаоса, симметричного порядка и асимметричного беспорядка. Покой, равновесие, закономерность симметрии должны дополняться движением, свободой, случайностью асимметрии.

Примером удивительного сочетания симметрии и асимметрии является Покровский собор (храм Василия Блаженного) на Красной площади в Москве.(См. приложение рис.2) Эта причудливая композиция из 10 храмов, каждый из которых обладает центральной симметрией, в целом не имеет ни зеркальной, ни поворотной симметрии. Симметричные архитектурные детали собора кружатся в своем ассиметричном, беспорядочном танце вокруг его центрального шатра: они то поднимаются, то опускаются, то как бы набегают друг на друга, то отстают, создавая впечатление радости и праздника. Без своей удивительной асимметрии храм Василия Блаженного просто немыслим!

С точки зрения математических понятий асимметрия - лишь отсутствие симметрии. Однако обширная категория приемов композиции отнюдь не покрывается этим негативным определением.

Как художественный приём, асимметрия придаёт динамику, разнообразие произведению искусства (например, барокко, рококо, романтизме), вносит элементы непринуждённости, естественной случайности (импрессионизм), гротескность, причудливость (модерн). В архитектуре асимметричность может обуславливаться функциональным назначением зданий.

В асимметричной композиции равновесие достигается введением пространственных пауз между предметами, которые при этом либо приближаются друг к другу, либо отдаляются. Равновесие достигается и через противопоставление больших и малых форм, контрастов темного и светлого, яркого и приглушенного по цвету.

В асимметричной децентрализованной композиции иногда равновесие сознательно ослабляется или даже совсем отсутствует, например в тех случаях, когда смысловой центр находится ближе к одной из сторон композиции, а другая ее часть менее загружена. Если сюжет раскрывается через контрасты положений, контрасты социальные и психологические, характеризующие главного героя или группировки фигур, расположенных друг от друга на расстоянии, то внешне кажется, что они расчленяют композицию по принципу симметрии. На самом же деле двучастное противопоставление образует единство противоположностей, которое придает равновесие композиции.

Асимметричной композиции ближе ощущение движения, беспокойства. В такой композиции составляющие части относительно центральной оси неодинаковые. Но главная задача остается прежней — сохранить равновесие путем подбора и расположения элементов в пространстве картины и в определенных про­порциях по форме, тону, цвету. Равновесие достигается и с изменением пространственных пауз.

Примерами асимметричного построения с достижением равновесия композиции могут служить такие полотна, как «Последний день Помпеи»(рис 3) К. П. Брюллова, «На старом уральском заводе» Б. В. Иогансона, «Раздолье» А. А. Дейнеки(рис 4) и многие, многие другие. На картине «Раздолье» изображены девушки-спортсменки, бегущие снизу, от реки, вверх, по крутому высокому берегу. На втором и дальних планах открываются широкие дали пейзажа средней полосы России. Стремительный порыв, объединяющий бегущих девушек, создает впечатление ритма и динамичности композиции. Степень интенсивности движения нарастает из глубины и наиболее активно проявляется на переднем плане. Бесспорно, что композиция не симметричная. Чередование же светлых фигур с элементами пейзажа уравновешивает динамичную композицию, воспринимаемую цельным и ритмичным произведением.

Таким образом, все свойства симметрии рассматриваются как проявления состояний покоя, а все свойства асимметрии — как проявления состояний движения. Если признать это правильным, то очевидно, что соотношение симметрии и асимметрии в таком 
случае таково же, как соотношение покоя и движения. Мы, следовательно, можем сказать, что симметрия относительна, а асимметрия  абсолютна.

Симметрия выражает нечто общее, свойственное разным объектам. Тогда как асимметрия выражает индивидуальность.

    В конкретном предмете мы обнаруживаем элементы симметрии, которые делают его похожими на другие подобные предметы. Однако собственное «лицо» данного предмета проявляется при наличии асимметрии.

  Например, у всех елок есть много общего: вертикальный ствол, характерные ветви, располагающиеся вокруг ствола  определенным образом, определенное чередование ветвей, структура иголок. И, тем не менее, мы можем очень долго выбирать себе елку на предновогоднем базаре, ища среди многих деревьев  индивидуальную елочку.

.

Асимметрия всегда придает пластической форме динамику и выявляет ее потенциальную способность к движению. Поэтому принципы асимметрии лежат в основе изображения предметов движущихся или имеющих какое-то отношение к движению, либо предметов, в которых надо выразить внутреннюю энергию, жизнь (рис. 5 и рис. 6).

В архитектуре - симметрия и асимметрия - два противоположных метода закономерной организации пространственной формы. Подчиненная собственным внутренним законам, асимметрия отнюдь не исчерпывается разрушением симметрии. Единство является целью построения асимметричной системы так же, как и симметричной, однако достигается оно иным путем. Тождество частей и их расположения заменяется зрительным равновесием. Асимметричные композиции в процессе развития архитектуры возникли как воплощение сложных сочетаний жизненных процессов и условий окружающей среды. Конкретные формы таких композиций вырастают как результат неповторимого сочетания факторов. Асимметрия поэтому индивидуальна, в то время как в самом принципе симметрии заложена общность, признак, связывающий все сооружения, имеющие симметрию данного типа. Соподчиненность частей - основное средство объединения асимметричной композиции. Соподчинение проявляется не только в соотношении размеров, расстановке силуэтных и пластических акцентов, но в направленности системы пространств и объемов к главным частям здания или ансамбля, расположение которых не совпадает с геометрическим центром. Асимметричная композиция может складываться из симметричных частей, связи между которыми не подчиняются закономерностям симметрии. Эрехтейон (Рис.7 ,Приложение) на Акрополе в Афинах(рис.8, приложение) относятся к числу наиболее гармоничных зданий с асимметричной композицией. Особенности его объемно-пространственного построения были вызваны и сложностью назначения - храм посвящен сразу двум божествам - Афине и Посейдону, и необходимостью поставить сооружение на точно определенном месте со сложным рельефом. Основной объем здания вытянут с востока на запад и завершен с восточной стороны шестиколонным портиком. К этому объему по сторонам западного фасада примыкают обращенный на юг портик Кариатида - вертикальная опора, которой придана форма женской фигуры, и глубокий четырехколонный портик, обращенный к северу, вместе формирующие ось, перпендикулярную оси симметрии главного объема. Соотношения сливающихся, взаимосвязанных пространств и объемов, формирующих эти пространства, определяют композицию системы площадей исторического центра Санкт-Петербурга. Асимметрия и здесь возникает из сочетания симметричных частей. Среднее звено этого гигантского ансамбля - Адмиралтейская площадь. Оси Дворцовой и Сенатской площадей, образующих крайние звенья системы, направлены к Неве, перпендикулярно оси связующей части. Главенство Дворцовой площади выявляется сложной формой ее пространства, часть которого обрамляет дугообразное в плане здание Главного штаба. Кульминационная точка ансамбля, пересечение главных его осей, закреплена вертикалью Александровской колонны. Осевые направления, которым подчинены пространства, закреплены ориентирами, намеченными в объемных формах. Ось, параллельную Неве, отмечают Александровская колонна и портик Конногвардейского манежа; ось Дворцовой площади закреплена аркой Главного штаба, колонной и центральным ризалитом Зимнего дворца; ось Сенатской площади, широко открытой к Неве, находит опору в мощном объеме Исаакиевского собора. Эти оси имеют значение главных линий ориентации, диктующих направление движения. Ось не является обязательным признаком симметрии или следствием симметричности построения. Оси - направления, соединяющие главные элементы композиции, - могут быть не только воображаемыми линиями, но и линиями движения. В плане исторического центра Санкт-Петербурга основными осями, имеющими значение линий ориентации, линий зрения и основных функциональных направлений, являются три магистрали, сходящиеся к башне Адмиралтейства. Они служили основой формирования обширной городской структуры, однако не предопределили ее полной симметричности. Ось, подчиняющая себе пространственную структуру, может быть и непрямолинейной. Такова ось композиции Акрополя в Афинах, имевшая два перелома - при выходе из Пропилеи и в геометрическом центре ансамбля. Ось, диктующая направление движения, должна иметь достаточно сильное зрительное завершение - как это сделано в композиции центра Санкт-Петербурга. Заметим, что мощность завершений определяется здесь не физической протяженностью осей, а их смысловой значимостью.

     В восточных культурах широко используется идея асимметрии.

 Асимметричная форма присуща дзэнскому саду камней. В какое бы место мы не сели, всегда виден только один камень.

Изображение на японских или китайских картинах должно быть сдвинуто к краю и занимать сравнительно небольшую площадь, уравновешиваясь более значительным свободным полем, символизирующим беспредельность мира

Ярко выражена асимметрия в памятниках Минину и Пожарскому и Родине Матери

Па́мятник Ми́нину и Пожа́рскому — скульптурная группа из бронзы, созданная Иваном Мартосом; расположена перед Собором Василия Блаженного на Красной площади

Памятник «Родина Мать» в Волгограде

Работа скульптора Е.В.Вучетича и инженера Н.В.Никитина представляет собой многометровую фигуру женщины, стремительно шагнувшей вперед с поднятым мечом.

Асимметрия лучше всего подходит к гражданскому проектированию широкого масштаба. Наиболее популярные  площади Европы асимметричны.

Например,   площадь Сан Марио в Венеции или улицы Флоренции.

С  давних времен архитекторов интересовала асимметрия. Уже в те далекие времена возводились прекрасные здания по законам асимметрии

Рассмотрим  Фастовский костел.

Он построен на Украине  в последней четверти 19 века.

Архитекторы В.Домбовский и Ф.Троупянский.

Асимметрия проявляется в архитектурном объеме. Южная башня почти в двое выше северной.

Или к примеру, Собор Спасо-Преображения (1506— 1516), был перестроен при восстановлении после пожара н. XVI в. При этом зодчие, очевидно, повторили асимметричное трехглавие (две главы — над алтарной частью, и одна, главная, — над центром четырехстолпия храма), которое было у старого здания. Поднятый на высокий подклет, увенчанный тремя стройными шлемовидными главами, окруженный с двух сторон открытыми галереями папертями, храм с широким крыльцом выглядел весьма торжественно.

Прошли века, но идеи асимметрии присущи и современной архитектуре. Сегодня, с появлением новых строительных материалов и новой технологии строительства можно расширить творческие возможности архитектора. И вот , уже появляются новые конструкции, новые архитектурные формы, новая эстетика.

Появляются дома будущего, строительство которых подчинено идеи асимметрии.

Рассматривая Френка Генри, как одного из самых смелых и шокирующих архитекторов современности, можно выделить ряд особенностей его архитектуры. Подобно панк-музыке, его почерк неофициален, полон противоречий и жесткости. Это стиль повседневной суеты.

К примеру здание Национале в Праге или музей Херфоррда в Германии.(рис.12 и рис.13)

Можно еще привести примеры : проект небоскреба в Майаме и  25- этажный небоскреб в Манчестере (рис.14).

После изучения литературы по данной теме и  поиска информации в сети Интернет, я хочу показать использование асимметрии в некоторых областях нашей жизни.

В биологии под асимметрией понимается нарушение или отсутствие закономерности пространственного расположения, формы или сходных частей тела у организмов. Нормальная асимметрия возникает в результате эволюции при изменении условий жизни.Асимметрия у камбалы  возникла  в результате эволюции при изменении условий жизни. Эта рыба ведет придонный образ жизни, поэтому глаза ее располагаются на одной стороне тела.

Асимметрия присутствует  и во внутренних органах  организма человека . Например,  сердце и аорта расположены в левой части, крупные вены – в правой. Асимметрия – весьма важная вещь при создании динамики тела .Благодаря асимметрии мышц, тело приобретает большее изящество.  Более выражено это в мышцах верхней части руки (бицепс и трицепс).

Рассмотрим человеческий мозг.

Ребенок рождается с симметричными полушариями мозга, но дальнейшая симметрия ведет к слабоумию. Полушария ориентируются на разные шкалы ценностей, пользуются разными логиками. Правое полушарие отвечает за образное мышление, интуитивное, эмоциональное и обращено в прошлое. Функции правого-врожденные. Левое полушарие отвечает за абстрактное, интеллектуальное мышление. Функции левого полушария обращены в будущее. Однако мозг функционирует как единое  целое.

Как художественный прием асимметрия придает динамику, разнообразие произведению искусства.

Заключение

Мы рассказали  только о  небольшой части применения асимметрии.

Неудивительно, что Аттирэ ( французский священник), сказал, что «  Мир  является бедным и  бесплодным, без свободного и богатого разнообразия асимметрии».

Антисимметрия.

Между симметрией и ее отрицанием – асимметрией есть еще два очень важных понятия - антисимметрия и диссиметрия. Антисимметрия есть сохранение одного свойства объекта и замена другого свойства на противоположное. Вообразим некое волшебное зеркало, которое отражает данное черно-белое изображение, как и обычное зеркало, но при этом меняет цвета на противоположные. Подобное явление называют антисимметрией. Классическим примером антисимметрии в живописи является гравюра голландского художника Маурица Эшера (1898-1972) « День и ночь» (рис.15). Дневной и ночной города на гравюре связаны зеркальной плоскостью антисимметрии: геометрия левой и правой частей гравюры абсолютно зеркально- симметрична, а цвет соответствующих геометрических объектов противоположен

Геометрия левой и правой частей гравюры абсолютно зеркально-симметрична, а цвет соответствующих геометрических объектов противоположен. В результате белые птицы летят из дня в ночь, а черные из ночи в день. Сами птицы представляют собой сложный орнамент. Возникающий из последовательных деформаций черно-белых антисимметричных квадратов полей. Творчество Эшера отличается глубочайшим проникновением в законы симметрии и антисимметрии.

В случае, если геометрически симметричный объект можно по определенному закону раскрасить в несколько цветов или физическое явление имеет несколько дискретных закономерно изменяющихся состояний, то идея черно-белой антисимметрии обобщается в понятии цветной симметрии.

Разработка теории цветной симметрии связана с именем выдающегося российского кристаллографа академика Н. В. Белова (1891-1982). Замечательным примером трехцветной симметрии, построенной на гексагональной (шестиугольной) решетке, является знаменитый орнамент М. Эшера «Ящерицы».

Очевидно, что отсутствие свойства сохранения цвета в антисимметрии не обеднило, а обогатило соответствующую геометрическую симметрию, сделало возможным появление совершенно нового явления в геометрической симметрии – антисимметрия.

Прекрасным примером антисимметрии целых направлений в искусстве являются чернофигурный и краснофигурный стили древнегреческой вазописи ( в первом случае фигуры наносились черным лаком на красноватый фон глины; во втором, более сложном и позднем стиле черным делался фон, а фигуры имели цвет незакрашенной глины). (Рис.16). Широко используется антисимметрия в различной символике, начиная от первоначал Инь-Янъ в древнекитайском символе Тайцзи вплоть до антисимметричного названия знаменитого шотландского виски «Black and White» и его эмблемы в виде черной и белой

Собачек. Понятие антисимметрии было введено А.В. Шубниковым в 1951г в его книге «Симметрия и антисимметрия конечных фигур» и оказалось необычайно плодотворным.

Поскольку первым шагом всякого анализа является установление дихотомии (последовательное деление на две части, не связанные между собой. Способ логического деления класса на подклассы, который состоит в том, что делимое понятие полностью делится на два взаимоисключающих понятия) некоторого свойства и его отрицания, например дихотомии материальное - идеальное, объективное - субъективное, рациональное- эмоциональное, добро-зло, Космос-Хаос, Янь - Инь в философии, четное – нечетное, конечное-бесконечное, дискретное-непрерывное в математике, позитрон-электрон, протон-анти-протон, нейтрино-антинейтрино, кварк-антикварк и вообще частица-античастица, материя- антиматерия и даже мир-антимир в физике, нетрудно оценить, сколь велико научное и мировоззренческое значение понятия антисимметрии. Антисимметрия есть и в искусстве. Вспомним типично « антисимметричные» названия великих литературных произведений: « Война и Мир», «Преступление и наказание», « Принц и нищий», «Толстый и тонкий», «Волки и овцы» и другие.

Диссимметрия: - это частичное отсутствие симметрии, расстройство симметрии, выраженное в наличии одних симметрийных свойств и отсутствии других. Как выяснил Пьер Кюри, именно отсутствующие элементы симметрии допускают развитие системы в отличие от присутствующих элементов симметрии, которые фиксируют ее статус и ограничивают свободу развития. Таким образом, именно диссиметрия приводит к появлению новых свойств системы. Отсюда и знаменитая фраза Кюри, имеющая статус закона: диссиметрия творит явление. В новых понятиях принцип симметрии Кюри, с которого мы начали знакомство с симметрией , принимает более стройное звучание: при наложении нескольких явлений различной природы их диссиметрии складываются.

Особено важным понятие диссиметрии становится в приложении к искусству, которое живет на границе Космоса и Хаоса.

Красота есть единство симметрии и диссиметрии. Симметрия придает красоте порядок, объективную закономерность, тогда как диссиметрия оставляет свободу художнику. Американский философ и математик Ч. Пирс (1839-1914) писал:

« Хотя порядок и необходим искусству, однако посредственное искусство как раз страдает от избытка порядка».

Только согласие двух разногласных начал симметрии и диссиметрии ведет искусство к его идеалу, именуемому гармонией.

Абсолютная симметрия в крупных и сложных сооружениях, строго говоря, невозможна. Сложность функциональных систем вызывает частичные отклонения от основной, определяющей характер композиции симметричной схемы. Нарушенную, частично расстроенную симметрию мы называем диссимметрией. Обычно отклонения от точной симметрии в архитектуре вызываются практической необходимостью, тем, что многообразие функций не укладывается в пределы жестких закономерностей симметрии. Иногда такие отклонения дают основу острого эмоционального эффекта. Уничтожение даже мелкой детали в симметричной композиции немедленно нарушает равновесие и порождает напряжение во всей системе. Любое отклонение становится привлекающим внимание и беспокоящим акцентом. Такое воздействие нарушенной симметрии может быть использовано как художественное средство. Размещение восьмигранной часовни в одном из углов здания сломало строгую симметричность дворца Карла V в Гранаде (Рис.17), одного из первых сооружений архитектуры Возрождения в Испании. Рассудочная холодность композиции преодолена этой «вольностью». Диссимметрию в композицию Санта-Мария-дель-Фьоре (Рис.18 ,Приложение) во Флоренции внесла колокольня. Свободное расположение деталей в пределах симметричной схемы обычно для русского народного зодчества и придает особенную привлекательность и индивидуальность его произведениям. Частично нарушенная симметрия, отвечающая сложности жизненных процессов и в то же время служащая художественным средством выражения этой сложности, часто встречается и в современной зарубежной архитектуре. Равенство частей, лежащих по сторонам плоскости симметрии, заменяется подобием их общих очертаний.

Итак, сфера влияния симметрии и диссимметрии поистине безгранична: природа- наука – искусство. Всюду мы видим единство двух великих начал – симметрии и диссимметрии, которые и определяют гармонию природы, мудрость науки и красоту искусства.

между фигурами.

Заключение: в заключение мне бы хотелось сказать, что архитектура и математика взаимосвязаны между собой. Нельзя представить ни одного здания, в котором не применялись бы геометрические формы, пропорции, различные виды симметрии. Архитектура без математики невозможна. Выше сказанное можно подтвердить следующим: все исторически дошедшие до нас шедевры древнего зодчества, достаточно сильно сопротивляются отрицательным воздействиям окружающей среды.

Кроме того стоит заметить, что ни одно великое сооружение древних времен, сохранившееся до наших дней, не обходится без применения различных пропорций, таких как «золотое сечение», которые передают сооружениям не только красоту, но и устойчивость, и прочность. Асимметрия и диссиметрия придают им неповторимость, движение, веселость, собственное лицо, придают живость произведениям.

Итак,

Асимметри́я — отсутствие или нарушение симметрии. Асимметрия всегда придает пластической форме динамику и выявляет ее потенциальную способность к движению. Поэтому принципы асимметрии лежат в основе изображения предметов движущихся или имеющих какое-то отношение к движению, либо предметов, в которых надо выразить внутреннюю энергию, жизнь. Асимметричная композиция может складываться из симметричных частей, связи между которыми не подчиняются закономерностям симметрии.

Диссимметрия - это частичное отсутствие симметрии, расстройство симметрии, выраженное в наличии одних симметрийных свойств и отсутствии других. Абсолютная симметрия в крупных и сложных сооружениях, строго говоря, невозможна. Сложность функциональных систем вызывает частичные отклонения от основной, определяющей характер композиции симметричной схемы. Нарушенную, частично расстроенную симметрию мы называем диссимметрией.

Антисимметрия есть сохранение одного свойства объекта и замена другого свойства на противоположное. Отсутствие свойства сохранения цвета в антисимметрии не обеднило, а обогатило соответствующую геометрическую симметрию. Классическим примером антисимметрии в живописи является гравюра голландского художника Маурица Эшера (1898-1972) « День и ночь». Дневной и ночной города на гравюре связаны зеркальной плоскостью антисимметрии: геометрия левой и правой частей гравюры абсолютно зеркально- симметрична, а цвет соответствующих геометрических объектов противоположен.

Американский философ и математик Ч. Пирс (1839-1914) писал: « Хотя порядок и необходим искусству, однако посредственное искусство как раз страдает от избытка порядка». Истинную красоту можно постичь только в единстве Космоса и Хаоса, симметричного порядка и асимметричного беспорядка.

Вывод: Из приведенных примеров видно, что математика ( в частности симметрия, асимметрия, диссиметрия, антисимметрия) необходима в архитектуре, живописи, скульптуре,прикладных_искусствах.
Актуальность: Многие ребята, выбирая профессию, не представляют, с какими школьными предметами она связана. Моя работа наглядно демонстрирует, применение математических знаний в профессии архитектора, художника, скульптора, мастеров прикладного творчества.

Ну а, увидев связь математики с природой начинаешь ее воспринимать не просто, как школьный предмет, а средство описания окружающего нас мира. Пифагорейцы говорили- все есть число.

Список литературы: А.В. Волошинов Математика и искусство.

Приложение 1

Рис.1 Евхаристия. Мозаика апсиды

собора Св. Софии в Киеве 1043-1046гг

Рис.5 Асимметрия в пластике. рис.6 Асимметрия в пластике.

Эрехтейон (Рис.7) Асимметрия в архитектуре.

(рис.10 архитекторы В.Домбовский и Ф.Троупянский)

Здание Национале в Праге. Френк Гери.(рис.12)

Музей Херфоррда в Германии. Архитектор Френк Гери.(рис.13)

Небоскреб в Манчестере (рис.14)

(рис.15 Маурица Эшер. «День и ночь».1938г.) Антисимметрия в искусстве.

(рис.16)

(рис 17. Дворец Карла 5 в Гранаде)

(рис.18 Санта-Мария-дель-Фьоре)

Приложение 2

Список используемой литературы:

1) А. В. Волошинов «Математика и искусство»

2) Н. Васютинский «Золотая пропорция»

3) Интернет энциклопедия Википедия

4) Застывшая музыка русских храмов http://vptk.narod.ru/seminar6/musika.html

5) геометрия в архитектуре древнерусского зодчества http://t2012.ru/blog/geometrija_v_arkhitekture_drevnerusskogo_zodchestva/2010-05-26-3323

6) Золотое сечение http://pages.marsu.ru/iac/resurs/gorelysheva/8.html

7) Геометрия в современной архитектуре http://lib.znate.ru/docs/index-231089.html

8) Симметрия в архитектуре http://otherreferats.allbest.ru/construction/00098382_0.html

симметрия, дисимметрия, асимметрия — Студопедия

Каждый из нас в жизни хоть раз встречался с определением симметрии. По преданию, термин «симметрия» придумал скульптор Пифагор Регийский. Отклонение от симметрии он определил термином «асимметрия».

Термин «симметрия» — соразмерность, пропорциональность, одинаковость в расположении частей по отношению к плоскости или линии.

Математически строгое представление о симметрии сформировалось сравнительно недавно — в XIX веке.

В геометрии выделяют три основных вида симметрии:

1. Центральная симметрия.

2. Осевая симметрия.

3. Зеркальная симметрия [1].

В архитектуре есть два основных типа симметрии:

1. Двусторонняя.

2. Радиальная [6].

Симметрия – это тождественное расположение элементов относительно точки, оси, или плоскости симметрии, воспринимаемое глазом как особый вид упорядоченности равновесия и гармонии.

Виды симметрии:

1. Зеркальная – это симметрия в которой элементы композиции расположены на одинаковом расстоянии от плоскости симметрии и при наложении друг на друга их фигуры совпадают по всем точкам, т.е.одна фигура зеркально повторяет другую.

2. Осевая – это симметрия относительно оси, а ось – это линия пересечения двух или более плоскостей симметрии. В осевой симметрии сам элемент должен иметь несимметричное строение.


3. Зеркально-осевая или смешанная симметрия существует двух видов:

- когда в одном произведении совмещены зеркальная и осевая симметрии;

- когда берется осевая симметрия с симметричным строением элементов.

4. Винтовая симметрия – элемент совершает одновременно поступательное и вращательное движение вокруг оси. Этот вид симметрии характерен только для объемных тел (ракушка, винтовая колонна).

5. Асимметрия – это отсутствие или нарушение симметрии (дисимметрия). Т.е. это вариант композиции, при котором сочетание и расположение элементов, осей и плоскостей симметрии не наблюдается.

Ритм – это чередование каких-либо элементов в определенной последовательности (такт, мерность, мерное течение). Важным признаком ритма является повторяемость элементов и интервалов между ними. Ритмические повторы могут быть: равномерными, нарастающими и убывающими. В зависимости от этого повторяемость может быть двух типов: статическая и динамическая.

Статический ритм состоит из элементов, повторяющихся через одинаковый интервал. Ряды могут быть простыми и сложными.

1. Простой ряд основан на повторе одного и того же с одним и тем же интервалам.

2. Сложный ряд образован сочетанием простых. По способу чередования подразделяется на:

- чередование на одинаковых интервалах;

- чередование одинаковых элементов с неравными интервалами;

- ряд с чередованием неравных элементов.


Динамический ритм – это ряд в перспективном увеличении или уменьшении размеров элементов и интервалов, или тех и других одновременно.

1. Развитие динамических рядов может происходить по арифметической прогрессии, т.е. постоянно сохраняется разность между любыми двумя соседними элементами

2. Развитие динамических рядов может происходить по геометрической прогрессии, т.е. величина каждого последующего интервала равна величине предыдущего умноженного на постоянное число. Главное , в ряду должно быть более 6 элементов, т.к. меньшее количество не составляют ряд.

В архитектурной композиции симметрия может использоваться для организации форм и пространств двумя способами. Общая организация сооружения может быть решена симметрично. Однако в том или ином пункте любой абсолютно симметричной композиции приходится сталкиваться с ситуацией асимметрии участка или контекста и так или иначе решать её. Симметричной может быть лишь часть сооружения, вокруг которой группируются асимметричные формы и объёмы [6].

Антисимметрия — полная противоположность симметрии, её отсутствие [6]. Таким примером является Храм Василия Блаженного в Москве. Это композиция из десяти храмов, каждый из которых обладает центральной симметрией, в целом асимметрична. Классический пример асимметричной композиции.
Храм Эрехтейон, посвященный Афине и Посейдону на Афинском акрополе.

Дисимметрия — нарушенная, частично расстроенная симметрия [6]. Примером дисимметрии в архитектуре является Екатерининский дворец в Царском селе под Санкт-Петербургом. Дворец является полностью симметричным, если не принимать во внимание Дворцовую церковь.

композиционное равновесие, симметрия и асимметрия

Сбалансированная композиция кажется правильной. Она смотрится устойчиво и эстетически привлекательно. Хотя какие-то из ее элементов могут особенно выделяться, являясь фокальными точками — ни одна часть не притягивает взгляд настолько, чтобы подавлять остальные. Все элементы сочетаются друг с другом, плавно соединяясь между собой и образуя единое целое.

Несбалансированная композиция вызывает напряжение. Когда дизайн дисгармоничен, отдельные его элементы доминируют над целым, и композиция становится меньше, чем сумма ее частей. Иногда подобная дисгармония может иметь смысл, но чаще всего баланс, упорядоченность и ритм — это лучшее решение.

Баланс физический и визуальный

Несложно понять, что такое баланс с точки зрения физики — мы ощущаем его постоянно: если что-то не сбалансировано, оно неустойчиво. Наверняка в детстве вы качались на качелях-доске — вы на одном конце, ваш друг — на другом. Если вы весили примерно одинаково, вам было легко на них балансировать.

Нижеследующая картинка иллюстрирует баланс: два человека одинакового веса находятся на равном расстоянии от точки опоры, на которой балансируют качели.

Качели в симметричном равновесии

Человек на правом конце доски раскачивает ее по часовой стрелке, а человек на левом — против. Они прикладывают одинаковую силу в противоположных направлениях, так что сумма равна нулю.

Но если бы один человек был намного тяжелее, равновесие бы исчезло.

Отсутствие равновесия

Эта картинка кажется неправильной, потому что мы знаем, что фигура слева слишком мала, чтобы уравновесить фигуру справа, и правый конец доски должен касаться земли.

Но если передвинуть более крупную фигуру в центр доски, картинка приобретет более правдоподобный вид:

Качели в асимметричном равновесии

Вес более крупной фигуры нивелируется тем, что она расположена ближе к точке опоры, на которой балансируют качели. Если вы когда-нибудь качались на таких качелях или, по крайней мере, видели, как это делают другие, то понимаете, что происходит.

Композиционное равновесие в дизайне основано на тех же принципах. Физическая масса заменяется визуальной, и направление, в котором на нее действует сила притяжения, заменяется визуальным направлением:

1. Визуальная масса — это воспринимаемая масса визуального элемента, мера того, насколько данный элемент страницы привлекает внимание.

2. Визуальное направление — это воспринимаемое направление визуальной силы, в котором, как нам кажется, двигался бы объект, если бы он мог двигаться под влиянием физических сил, действующих на него.

Для измерения этих сил нет инструментов и для расчета зрительного баланса нет формул: чтобы определить, сбалансирована ли композиция, вы ориентируетесь только на свои глаза.

Почему визуальное равновесие важно?

Визуальное равновесие так же значимо, как и физическое: несбалансированная композиция вызывает у зрителя дискомфорт. Посмотрите на вторую иллюстрацию с качелями: она кажется неправильной, потому что мы знаем, что качели должны касаться земли.

С точки зрения маркетинга, визуальная масса — это мера визуального интереса, который вызывает какая-либо область или элемент страницы. Когда лендинг визуально сбалансирован, каждая его часть вызывает некоторый интерес, а сбалансированный дизайн удерживает внимание зрителя.

При отсутствии визуального равновесия посетитель может не увидеть некоторые элементы дизайна — скорее всего, он не станет рассматривать области, уступающие другим по визуальному интересу, так что информация, связанная с ними, останется незамеченной.

Если вы хотите, чтобы пользователи узнали все, что вы намерены им сообщить — подумайте о разработке сбалансированного дизайна.

Четыре типа равновесия

Есть несколько способов добиться композиционного равновесия. Картинки из раздела выше иллюстрируют два из них: первая — пример симметричного баланса, а вторая — асимметричного. Два других типа — радиальный и мозаичный.

1. Симметричное равновесие

Симметричное равновесие достигается, когда объекты, равные по визуальной массе, размещаются на равном расстоянии от точки опоры или оси в центре. Симметричное равновесие вызывает ощущение формальности (поэтому иногда оно называется формальным равновесием) и элегантности. Приглашение на свадьбу — пример композиции, которую вы, скорее всего, захотите сделать симметричной.

Недостаток симметричного равновесия в том, что оно статично и иногда кажется скучным: если половина композиции — это зеркальное отражение другой половины, то как минимум одна половина будет достаточно предсказуема.

2. Асимметричное равновесие

Асимметричное равновесие достигается, когда объекты по разные стороны от центра имеют одинаковую визуальную массу. При этом на одной половине может находиться доминирующий элемент, уравновешенный несколькими менее важными фокальными точками на другой половине. Так, визуально тяжелый элемент (красный круг) на одной стороне уравновешен рядом более легких элементов на другой (синие полосы).

Асимметричное равновесие более динамично и интересно. Оно вызывает ощущение современности, движения, жизни и энергии. Асимметричного равновесия сложнее достичь, потому что отношения между элементами более сложны, но, с другой стороны, оно оставляет больше простора для творчества.

3. Радиальное равновесие

Радиальное равновесие достигается, когда элементы расходятся лучами из общего центра. Лучи солнца или круги на воде после того, как в нее упал камень — это примеры радиального равновесия. Удерживать фокальную точку (точка опоры) легко, поскольку она всегда в центре.

Лучи расходятся из центра и ведут к нему же, делая его самой заметной частью композиции.

4. Мозаичное равновесие

Мозаичное равновесие (или кристаллографический баланс) — это сбалансированный хаос, как на картинах Джексона Поллока. У такой композиции нет выраженных фокальных точек, и все элементы одинаково важны. Отсутствие иерархии, на первый взгляд, создает визуальный шум, но, тем не менее, каким-то образом все элементы сочетаются и образуют единое целое.

Симметрия и асимметрия

И симметрия, и асимметрия может применяться в композиции вне зависимости от того, каков тип ее равновесия: вы можете использовать объекты симметричной формы для создания асимметричной композиции, и наоборот.

Симметрия, как правило, считается красивой и гармоничной. Впрочем, она также может показаться статичной и скучной. Асимметрия обычно представляется более интересной и динамичной, хотя и не всегда красивой.

Симметрия

Зеркальная симметрия (или двусторонняя симметрия) возникает, когда две половины композиции, расположенные по разные стороны от центральной оси, являются зеркальными отражениями друг друга. Скорее всего, услышав слово «симметрия», вы представляете себе именно это.

Направление и ориентация оси могут быть какими угодно, хотя зачастую она или вертикальная, или горизонтальная. Многие естественные формы, растущие или движущиеся параллельно поверхности земли, отличаются зеркальной симметрией. Ее примеры — крылья бабочки и человеческие лица.

Если две половины композиции отражают друг друга абсолютно точно, такая симметрия называется чистой. В большинстве случаев отражения не полностью идентичны, и половины немного отличаются друг от друга. Это неполная симметрия — в жизни она встречается гораздо чаще, чем чистая симметрия.

Круговая симметрия (или радиальная симметрия) возникает, когда объекты располагаются вокруг общего центра. Их количество и угол, под которым они расположены относительно центра, могут быть любыми — симметрия сохраняется, пока присутствует общий центр. Естественные формы, растущие или движущиеся перпендикулярно поверхности земли, отличаются круговой симметрией — например, лепестки подсолнуха. Чередование без отражения может быть использовано, чтобы продемонстрировать мотивацию, скорость или динамичное действие: представьте крутящиеся колеса движущегося автомобиля.

Трансляционная симметрия (или кристаллографическая симметрия) возникает, когда элементы повторяются через определенные промежутки. Пример такой симметрии — повторяющиеся планки забора. Трансляционная симметрия может возникнуть в любом направлении и на любом расстоянии, если направление совпадает. Естественные формы обретают такую симметрию через репродукцию. При помощи трансляционной симметрии вы можете создать ритм, движение, скорость или динамичное действие.

Бабочка — пример зеркальной симметрии, планки забора — трансляционной, подсолнух — круговой.

Симметричные формы чаще всего воспринимаются как фигуры на фоне. Визуальная масса симметричной фигуры будет больше, чем масса асимметричной фигуры подобного размера и формы. Симметрия создает баланс сама по себе, но она может оказаться слишком стабильной и слишком спокойной, неинтересной.

Асимметрия

У асимметричных форм нет такой сбалансированности, как у симметричных, но вы можете и асимметрично уравновесить всю композицию. Асимметрия часто встречается в естественных формах: вы правша или левша, ветки деревьев растут в разных направлениях, облака принимают случайные формы.

Асимметрия приводит к более сложным отношениям между элементами пространства и поэтому считается более интересной, чем симметрия, а значит — ее можно использовать, чтобы привлечь внимание.

Пространство вокруг асимметричных форм более активно: узоры часто непредсказуемы, и в целом у вас больше свободы самовыражения. Обратная сторона асимметрии в том, что ее сложнее сделать сбалансированной.

Вы можете совмещать симметрию и асимметрию и добиваться хороших результатов — создавайте симметричное равновесие асимметричных форм и наоборот, разбивайте симметричную форму случайной меткой, чтобы сделать ее интереснее. Сталкивайте симметрию и асимметрию в композиции, чтобы ее элементы привлекали больше внимания.

Принципы гештальт-психологии

Принципы дизайна не возникают из ничего: они следуют из психологии нашего восприятия визуальной среды. Многие принципы дизайна вырастают из принципов гештальт-психологии, а также основываются друг на друге.

Так, один из принципов гештальт-психологии касается именно симметрии и порядка и может применяться к композиционному равновесию. Впрочем, это едва ли не единственный принцип, применимый к нему.

Другие принципы гештальт-психологии, такие как фокальные точки и простота — складываются в визуальную массу, а фактор хорошего продолжения, фактор общей судьбы и параллелизм, задают визуальное направление. Симметричные формы чаще всего воспринимаются как фигуры на фоне.

Примеры различных подходов к веб-дизайну

Настало время реальных примеров. Лендинги, представленные ниже, сгруппированы по четырем типам равновесия. Возможно, вы воспримите дизайн этих страниц по-другому, и это хорошо: критическое мышление важнее, чем безоговорочное принятие.

Примеры симметричного равновесия

Дизайн сайта Helen & Hard симметричен. Страница «О нас» на скриншоте снизу и все остальные страницы этого сайта сбалансированы похожим образом:

Скриншот страницы «О нас» сайта Helen & Hard

Все элементы, находящиеся по разные стороны вертикальной оси, расположенной в центре страницы, зеркально отражают друг друга. Логотип, навигационная панель, круглые фотографии, заголовок, три колонки текста — центрированы.

Впрочем, симметрия не идеальна: например, колонки содержат разное количество текста. Кстати, обратите внимание на верх страницы. И логотип, и навигационная панель расположены по центру, но визуально они не кажутся центрированными. Возможно, логотип стоило центрировать по амперсанду или, по крайней мере, по области рядом с ним.

В трех текстовых ссылках меню, расположенных в правой части навигационной панели, больше букв, чем в ссылках левой части — кажется, что центр должен располагаться между About и People. Может быть, если расположить эти элементы в действительности не по центру, но так, чтобы визуально они казались центрированными, композиция в целом выглядела бы более сбалансированной.

Домашняя страница Tilde — еще один пример дизайна с симметричным равновесием. Как и на Helen & Hard, все располагается вокруг вертикальной оси, проходящей по центру страницы: навигация, текст, люди на фотографиях.

Скриншот домашней страницы Tilde

Как и в случае с Helen & Hard, симметрия не идеальна: во-первых, центрированные строчки текста не могут быть отражением фотографии снизу, а во-вторых, пара элементов выбивается из общего ряда — стрелка «Meet the Team» указывает вправо, и текст внизу страницы заканчивается еще одной стрелкой вправо. Обе стрелки являются призывами к действию и обе нарушают симметрию, привлекая к себе дополнительное внимание. Кроме того, по цвету обе стрелки контрастируют с фоном, что тоже притягивает взгляд.

Примеры асимметричного равновесия

Домашняя страница Carrie Voldengen демонстрирует асимметричное равновесие вокруг доминирующей симметричной формы. Глядя на композицию в целом, можно увидеть несколько отдельных друг от друга форм:

Скриншот веб-сайта Carrie Voldengen

Большую часть страницы занимает прямоугольник, состоящий из решетки меньших прямоугольных изображений. Сама по себе решетка симметрична и по вертикальной, и по горизонтальной оси и выглядит очень прочной и стабильной — можно даже сказать, что она слишком сбалансирована и выглядит неподвижной.

Блок текста справа нарушает симметрию. Решетке противопоставлен текст и круглый логотип в левом верхнем углу страницы. Эти два элемента имеют примерно равную визуальную массу, воздействующую на решетку с разных сторон. Расстояние до воображаемой точки опоры примерно такое же, как и масса. Блок текста справа больше и темнее, но круглый голубой логотип добавляет веса своей области и даже совпадает с верхним левым углом решетки по цвету. Текст внизу решетки, кажется, свисает с нее, но он достаточно легкий, чтобы не нарушать композиционного равновесия.

Обратите внимание, что пустое пространство тоже кажется сбалансированным. Пустоты слева, сверху и снизу, а также справа под текстом — уравновешивают друг друга. В левой части страницы больше пустого пространства, чем справа, но в правой части есть дополнительное пространство вверху и внизу.

Изображения в шапке страницы Hirondelle USA сменяют друг друга. Скриншот, представленный ниже, был сделан специально для того, чтобы продемонстрировать асимметричное композиционное равновесие.

Скриншот Hirondelle USA

Колонна на фотографии смещена чуть вправо от центра и создает заметную вертикальную линию, поскольку мы знаем, что колонна — это очень тяжелый объект. Перила слева создают прочную связь с левым краем экрана и тоже представляются достаточно надежными.

Текст над перилами как будто опирается на них; к тому же, справа он визуально сбалансирован фотографией мальчика. Может показаться, что перила как бы свисают с колонны, нарушая баланс, но наличие мальчика и более темный фон за ним уравновешивают композицию, а светлый текст восстанавливает баланс в целом.

Золотистого цвета ссылки в левом верхнем и нижнем правом углу создают ощущение трансляционной симметрии, как и кнопка внизу страницы. Белый текст так же повторяется.

Примеры радиального равновесия

Домашняя страница Vlog.it демонстрирует радиальное равновесие, что заметно на скриншоте. Все, кроме объекта в правом верхнем углу, организовано вокруг центра, и три кольца изображений вращаются вокруг центрального круга.

Скриншот домашней страницы Vlog.it

Впрочем, на скриншоте не видно, как страница загружается: линия рисуется из нижнего левого угла экрана к его центру — и с этого момента все, что появляется на странице, вращается вокруг центра или расходится из него лучами, как круги по воде.

Маленький круг в правом верхнем углу добавляет трансляционной симметрии и асимметрии, повышая визуальный интерес к композиции.

На домашней странице Opera’s Shiny Demos нет кругов, но все текстовые ссылки расходятся из общего центра, и легко представить, как вся эта конструкция вращается вокруг одного из центральных квадратов или, может быть, одного из углов:

Скриншот домашней страницы Opera’s Shiny Demos

Название Shiny Demos в левом верхнем углу и логотип Opera в правом нижнем — уравновешивают друг друга и тоже как будто исходят из того же центра, что и текстовые ссылки.

Это хороший пример того, что для достижения радиального равновесия не обязательно использовать круги.

Примеры мозаичного равновесия

Вы можете подумать, что мозаичный баланс используется на сайтах реже всего, особенно после того, как в качестве примера были названы картины Джексона Поллока. Но мозаичное равновесие встречается гораздо чаще, чем кажется.

Яркий пример — домашняя страница Rabbit’s Tale. Разбросанные по экрану буквы определенно создают ощущение хаоса, но композиционное равновесие присутствует.

Скриншот домашней страницы Rabbit’s Tale

Почти равные по величине области цвета и пространства, расположенные с двух сторон, справа и слева — уравновешивают друг друга. Кролик в центре служит точкой опоры. Каждый элемент не привлекает внимания сам по себе.

Сложно разобраться, какие конкретные элементы уравновешивают друг друга, но в целом баланс присутствует. Может быть, визуальная масса правой стороны немного больше, но не настолько, чтобы нарушить равновесие.

Сайты с большим количеством контента, например, новостные порталы или сайты журналов, тоже демонстрируют мозаичное равновесие. Вот скриншот домашней страницы The Onion:

Скриншот домашней страницы The Onion

Здесь множество элементов, их расположение не симметрично, размер текстовых колонок не одинаков, и сложно понять, что уравновешивает что. Блоки содержат разное количество контента, и, следовательно, их размеры различаются. Объекты не располагаются вокруг какого-нибудь общего центра.

Блоки разных размеров и плотности создают некоторое ощущение беспорядка. Поскольку сайт обновляется каждый день, структура этого хаоса постоянно меняется. Но в целом равновесие сохраняется.

Можно посчитать этот пример мозаичного равновесия притянутым за уши, но многие сайты организуют свой контент подобным образом. Хотя, наверное, в основном беспорядок не спланирован специально.

Заключение

Принципы дизайна во многом берут начало из гештальт-психологии и теории восприятия и опираются на то, как мы воспринимаем и интерпретируем окружающую визуальную среду. Например, одна из причин, по которым мы замечаем фокальные точки, заключается в том, что они контрастируют с элементами вокруг них.

Тем не менее, принципы дизайна — это не жесткие правила, которым обязательно надо следовать, а скорее рекомендации. Так, не существует единого способа точно определить визуальную массу того или иного объекта. Вы не обязаны безоговорочно выполнять все описанные выше приемы, но неплохо бы их понимать, хотя бы для того, чтобы нарушать правила осознанно.

Высоких вам конверсий!

По материалам: smashingmagazine.com. image source dmcwa 

11-11-2015

Симметрия, асимметрия, дисимметрия в архитектуре

1. Симметрия, асимметрия, дисимметрия

СИММЕТРИЯ, АСИММЕТРИЯ, ДИСИММЕТРИЯ
СИММЕТРИЯ [греч. symmetria] – пропорциональность, соразмерность в расположении
частей целого в пространстве, полное соответствие (по расположению, величине)
одной половины целого другой половине.
Толковый словарь русского языка Ушакова
Симметрия – одно из самых сильных средств,
обеспечивающих целостность объемно-пространственной формы.
Симметрия – это закономерное расположение равных частей
объемно-пространственной формы относительно друг друга;
при этом под равными подразумеваются как совместимо,
так и зеркально равные части.
Зеркальная симметрия
Зеркальная симметрия
Зеркальная симметрия
Зеркальная симметрия
Зеркальная симметрия
Наиболее известным и широко распространенным в архитектуре
видом симметрии является зеркальная симметрия, симметрия левого и правого.
Зеркальная симметрия
Зеркальная симметрия
Осевая симметрия или симметрия поворота
Не менее известен и такой вид симметрии, как осевая, или симметрия повтора.
Линия, при полном обороте вокруг которой форма несколько раз совмещается
сама собой называется осью симметрии, а число таких совмещений называется
порядком оси симметрии.
Осевая симметрия или симметрия поворота
Симметрия переноса
В архитектуре есть понятие «неосознанно симметричные» формы.
К таким формам относятся, например, формы, симметрия которых
состоит в совмещении формы с самой собой путем ее перемещения вдоль оси
Переноса на определенное расстояние, которое называется период переноса.
Элементарным примером симметрии переноса является
простой метрический ряд.
Симметрия переноса
Симметрия переноса
Симметрия переноса
Симметрия переноса
Асимметрия в архитектуре
Асимметрия – понятие противоположное понятию симметрии.
В асимметричных формах элементы симметрии отсутствуют.
Асимметрия в архитектуре
Асимметрия в архитектуре
Асимметрия в архитектуре
Асимметрия в архитектуре
Асимметрия в архитектуре
Асимметрия в архитектуре
Асимметрия в архитектуре
Асимметрия в архитектуре
Асимметрия в архитектуре
Дисимметрия в архитектуре
Дисимметрия – это нюансное отклонение от симметрии. Дисимметрия,
как правило, проявляется в асимметричности деталей или их расположения
в форме, которая в целом симметрична.
Дисимметрия в архитектуре
Дисимметрия в архитектуре
Дисимметрия
Вилла "Утрехт Ридж" (Villa «Utrechtse Heuvelrug») Голландия
Дисимметрия

Определение диссимметрии по Merriam-Webster

dis · sym · me · попробовать | \ (ˌ) di (s) -ˈsi-mə-trē \

: отсутствие или несимметрия

Усиление диссимметрии в энантиоселективном синтезе спирального полидиацетилена за счет применения сверххирального света

Синтез хиральных пленок PDA с SCL

Асимметричные реакции фотополимеризации ахирального бензальдегид-функционализированного диацетиленового мономера (BSDA) были произведены путем применения SCL интерференция двух встречных лучей CPL (325 нм, та же частота, разнонаправленность, 4.0 и 2,8 мВт · см −2 соответственно), как показано на рис. 1а. Пространственный период сгенерированного поля SCL составлял 162,5 нм, как показано на дополнительном рисунке 1 (подробности см. В разделе «Методы»). Поскольку оптическая диссимметрия была значительно усилена вблизи узлов сформированного поля SCL 18 , были изготовлены 61-слойные пленки BSDA LB с расчетной толщиной около 164 нм, чтобы гарантировать, что хотя бы один узел поля SCL был расположен в области фотополимеризации (см. Способы и дополнительный рис.2 и 3 для деталей). Реакции фотополимеризации ахирального мономера BSDA (рис. 1b) проводили с использованием SCL, CPL или линейно поляризованного света (LPL) соответственно. После фотополимеризации пленки PDA демонстрировали синюю фазу и типичный интенсивный максимум поглощения при примерно 647 и 596 нм, что указывает на успешную полимеризацию мономера BSDA (фракционное превращение было примерно 0,21) и образование цепей PDA (дополнительный рисунок 4). Когда описанные выше пленки подвергали характеристике кругового дихроизма (CD), было интересно отметить, что образцы, полимеризованные с помощью SCL, показали более сильные сигналы CD, чем образцы, полимеризованные с помощью обычного CPL, в то время как образцы, полимеризованные с LPL, демонстрировали молчание CD.Чтобы исключить возможное влияние линейного дихроизма пленок, характеризация КД проводилась путем вращения образца вокруг нормали к пленкам, и интенсивность сигнала практически не изменялась с углом поворота, что указывает на то, что основное происхождение сигналов КД следует приписать спиральная конформация цепей PDA (дополнительный рис. 5). После нагревания всех образцов до 70 ° C в течение 10 минут для подтверждения стабильности сигналов CD все они стали красными из синей фазы и показали типичный максимум поглощения примерно при 532 и 485 нм из-за классического термохромного фазового перехода основной цепи PDA 19 .Здесь интересно отметить, что сигналы КД вышеупомянутых образцов сохраняются, но показывают соответствующий сдвиг в синий цвет, как и у полосы поглощения ультрафиолетового (УФ) диапазона во время процесса отжига (дополнительный рис. 6).

Рис. 1

Экспериментальная установка, молекулярная структура и спектры КД. a Экспериментальная установка для SCL, генерируемого двумя встречно распространяющимися волнами CPL с одинаковой частотой и разнонаправленностью. Когерентная длина лазера составляет 30 см, а разность оптических путей двух встречных волн CPL менее 2 см. b Молекулярная структура мономера BSDA. c Спектры КД сформированных таким образом пленок PDA при применении (i) левого или (ii) правого SCL; (iii) левосторонний или (iv) правосторонний CPL; (v) LPL соответственно. Длина волны SCL, CPL и LPL была 325 нм. Время облучения составляло 40 мин.

Для количественной оценки эффекта усиления диссимметрии мы определили коэффициент диссимметрии поглощения ( г ) как г = ( ε L - ε R ) / [( ε L + ε R ) / 2], где | г | <2. ε L и ε R были определены как коэффициент поглощения левостороннего и правостороннего поляризованного света соответственно 20 . Как показано на дополнительном рис. 7, образцы, полимеризованные с левосторонним или правосторонним SCL, явно показали противоположный фактор g в соответствующей полосе поглощения для цепей PDA, а значения g при 577 нм составили 2,62 × 10 - 4 и −2,53 × 10 −4 соответственно.Однако в случае облучения CPL образцы имели значения g 0,48 × 10 -4 и -0,50 × 10 -4 соответственно. Может быть достигнуто почти 5-кратное увеличение значений g для целых пленок PDA, что следует приписать усиленной оптической диссимметрии в поле SCL. Поле SCL, по-видимому, имеет более сильные скручивающие оптические силы около узлов и может вносить большее хиральное смещение в реакции асимметричной фотополимеризации. Хотя улучшенная оптическая диссимметрия в поле SCL всегда ограничивалась узкой областью (только около узлов), можно было достичь большего увеличения значений g для целых пленок PDA.В пленках LB мономеры BSDA расположены близко и упорядоченно, с сильным синергетическим эффектом и чувствительной кооперативной реакцией на хиральное смещение. Следовательно, по сравнению с хорошо зарекомендовавшими себя методами с использованием CPL, улучшенная оптическая диссимметрия в SCL в очень узкой области будет передаваться и усиливаться во время процесса асимметричной фотополимеризации 17 , что в конечном итоге приводит к образованию большего количества спиральных цепей PDA преимущественно в одной хиральной области. состояние, а также большее увеличение значений g для целых пленок PDA, как показано на рис.2. Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) также показала, что больше спиральных цепей PDA было сформировано при применении SCL, чем тех, которые полимеризовались только с помощью CPL (рис. 2b-d). Более того, значения наведенного избытка хиральности (DCE) для образцов, полимеризованных с использованием левостороннего SCL и CPL, были рассчитаны и составили 0,25 ± 0,04 и 0,06 ± 0,03, соответственно, за счет генерации второй гармоники (SHG) в сочетании с линейным дихроизмом (SHG). -LD) метод (дополнительный рисунок 8) 21 . Можно было наблюдать почти четырехкратное увеличение значений DCE для пленок PDA, полимеризованных путем применения SCL по сравнению с CPL, что указывает на то, что SCL может вносить большее хиральное смещение в реакции асимметричной фотополимеризации, что в конечном итоге способствует энантиоселективному синтезу спиральных цепей PDA.

Рис. 2

Возможный механизм образования спирали и ПЭМ-характеристика. Схема механизма асимметричной фотополимеризации спиральных цепей PDA, полученных путем облучения a CPL и c SCL. ПЭМ представляет спиральные цепи PDA, полученные из b CPL и d SCL. По данным ПЭМ, при применении SCL было сформировано больше спиральных цепей PDA, чем при полимеризации с помощью CPL. Стрелки в a и c представляют CPL и SCL соответственно.Масштабные линейки, 200 нм

Кинетика асимметричной фотополимеризации

Для дальнейшего доказательства гипотезы были проведены эксперименты по асимметричной полимеризации при облучении SCL или CPL (4,0 или 6,8 мВт / см -2 ) соответственно. Кинетику полимеризации можно было исследовать, используя хронологическое развитие максимумов поглощения при 647 нм для образования цепей PDA. Фотополимеризация мономера BSDA может быть проанализирована как ln [( A - A t ) / ( A - A 0 )] = - kt , где A 0 , A t и A - оптическая плотность (647 нм) в начальный момент времени, время t и фото-стационарное состояние, k - константа скорости фотополимеризации и t - время облучения 22 соответственно.Как показано на рис. 3a и дополнительном рис. 9a, все процессы полимеризации можно рассматривать как реакцию первого порядка, и константа скорости полимеризации для облучения SCL или CPL составила 2,7 × 10 −3 с −1 ( k SCL ), 2,0 × 10 −3 с −1 ( k CPL1 , 4,0 мВт см −2 ) или 3,1 × 10 −3 с −1 ( k CPL2 , 6,8 мВт · см −2 ) соответственно.Очевидно, кинетика полимеризации при облучении SCL была несколько медленнее, чем при облучении CPL (6,8 мВт / см –2 ), что следует приписать влиянию интенсивности света. Кроме того, для оценки кинетики асимметричной полимеризации было разумно использовать хронологическое развитие экстремума g-фактора при 577 нм. Асимметричная фотополимеризация мономера BSDA также может быть проанализирована как ln [( г - г t ) / ( г - г 0 )] = - k t , где g 0 , g t и g - значения g (577 нм) в начальный момент времени, время t и фото-стационарное состояние, а k ′ - константа скорости асимметричной фотополимеризации соответственно.Как показано на дополнительном рис. 10, экстремум g-фактора при 577 нм увеличивался с увеличением времени облучения, что следует приписать образованию спиральных цепочек PDA в голубой фазе. Между тем, кинетические кривые также доказали, что процесс асимметричной полимеризации можно рассматривать как реакцию первого порядка (рис. 3b, дополнительный рис. 9b и таблица 1), константа скорости асимметричной полимеризации, k SCL ', k CPL1 ′ (4,0 мВт см −2 ) и k CPL2 ′ (6.8 мВт см −2 ) составили 1,5 × 10 −3 с −1 , 0,8 × 10 −3 с −1 и 1,1 × 10 −3 с −1. соответственно. Здесь интересно отметить, что образование спиральных цепей PDA преимущественно в одном хиральном состоянии происходит быстрее в случае облучения SCL, хотя кинетика полимеризации при облучении SCL была несколько медленнее, чем при облучении CPL (6,8 мВт · см −2 ). Все приведенные выше результаты подтвердили, что SCL, по-видимому, вызывает большее хиральное смещение по сравнению с CPL при запуске реакций асимметричной фотополимеризации, способствуя производству большего количества спиральных олигомеров PDA, преимущественно в одном хиральном состоянии.Радикал спирального олигомера мог легче реагировать с соседним мономером, что в конечном итоге приводило к образованию пленки PDA с преимущественно одним спиральным направлением.

Рис. 3

Кинетика фотополимеризации. a Разрешенное во времени развитие максимума поглощения при 647 нм для цепей PDA при облучении SCL (красные линии), CPL1 (4,0 мВт см −2 , черные линии) и CPL2 (6,8 мВт см −2 , синий линий). b Разрешенное во времени развитие максимума значений g при 577 нм для спиральных цепей PDA преимущественно в одном хиральном состоянии при облучении SCL, CPL1 и CPL2.Сплошные кривые в a и b соответствуют одинарной экспоненциальной функции

Асимметричный механизм фотополимеризации

Чтобы различить механизм улучшения, относительный коэффициент увеличения, г SCL / г CPL , для конечных пленок PDA, была исследована как функция отношения относительной интенсивности света, R двух встречных лучей CPL. Подробные данные для вышеуказанной различной интенсивности света показаны в дополнительной таблице 2.Было очевидно, что абсолютные значения г и конечных пленок PDA увеличиваются с увеличением R , как показано на фиг. 4a. Когда R было меньше 0,4, не могло быть обнаружено очевидного увеличения значений g ( g SCL / g CPL <2) для конечных пленок PDA, что следует отнести к слабым Эффект интерференции двух встречных CPL 23 . В районе 0,4 < R <0.6, g SCL / g CPL быстро увеличивался с увеличением R , что можно отнести к резко усилившейся оптической диссимметрии вблизи узлов поля SCL, которую можно предсказать с помощью уравнения г SCL / г CPL = (1 + \ (\ sqrt R \)) / (1 - \ (\ sqrt R \)) 14 900 12. В области 0,7 < R <1,0 полученные значения g SCL / g CPL для конечных пленок PDA постепенно насыщались, достигая максимального значения 5.8. Мы должны отметить, что усиление диссимметрии в указанной выше асимметричной фотополимеризации зависело не только от большего хирального смещения, вызванного SCL, но также от эффективности хирального переноса и амплификации во время процесса полимеризации, которые могли сильно зависеть от плотной и упорядоченной упаковки мономеров BSDA в пленках LB 17 . В области 0,7 < R <1,0 улучшенная оптическая диссимметрия в поле SCL увеличивалась с увеличением R , однако упаковка мономеров BSDA в пленках LB была предопределена, что значительно ограничивало дальнейшее продвижение асимметричной фотополимеризации. и увеличение значения г для целых пленок КПК 24,25 .

Рис. 4

Механизм усиления диссимметрии. a Относительный коэффициент усиления, г CSL / г CPL для конечных пленок КПК как функция относительного отношения интенсивности света, R , путем применения левостороннего (черные точки) или правосторонний SCL (красные точки). Было проведено по меньшей мере четыре эксперимента по облучению для получения среднего значения г , и планки погрешностей представляли стандартные отклонения измеренных значений г . b Значение g при 577 нм для конечных пленок PDA после облучения двумя встречно распространяющимися лучами CPL с (i) противоположной или (ii) одинаковой направленностью; два луча CPL распространяются в одном и том же направлении с (iii) противоположной или (iv) одинаковой направленностью; или (v) один луч CPL (4,0 мВт · см -2 ), соответственно

Более того, чтобы еще больше различить эффект повышенной оптической диссимметрии в поле SCL, были проведены серии контрольных экспериментов путем изменения направления распространения. или управляемость двух лучей CPL.Как показано на Рис. 4b и Дополнительном Рис. 11, при облучении двумя встречно распространяющимися лучами CPL, но с одинаковой ручностью, оптическая диссимметрия поля стоячей волны будет значительно ослаблена 18 . Таким образом, значения g для пленок PDA были только 0,39 × 10 –4 в этом случае, даже ниже, чем при облучении одним пучком CPL (0,52 × 10 –4 , 4,0 мВт / см –2 ). Если два луча CPL распространяются в одном направлении с фиксированной разностью фаз, они будут мешать друг другу, но не могут генерировать поле SCL.Значения г для конечных пленок PDA составили всего 0,78 × 10 -4 (с той же ручностью) и 0,32 × 10 -4 (с разнонаправленностью), соответственно, что намного ниже, чем при облучении двумя встречно-распространяющимися. Балки CPL с противоположной направленностью ( г, значение = 2,62 × 10 −4 ). Основываясь на вышеупомянутом обсуждении, механизм усиленной асимметричной фотополимеризации был непосредственно следствием усиленной оптической диссимметрии в поле SCL, создаваемой интерференцией двух встречных лучей CPL с одинаковой частотой, но с противоположной направленностью, а не самим эффектом интерференции.

Дискриминация конкретных энантиомеров

В последнее время чрезвычайно интересен простой протокол для энантиоселективной дискриминации энантиомеров, поскольку энантиомеры обычно проявляют различную биологическую активность, особенно в биомедицинском и фармацевтическом анализе. 26 . Как сообщалось ранее, хиральные пленки PDA, полученные методом CPL, могут применяться для прямого визуального энантиоселективного распознавания энантиомеров аминокислот 27 . Однако эффективность инициируемой CPL асимметричной фотополимеризации все еще была очень низкой, что ограничивало практическое применение полученных таким образом хиральных материалов PDA.Ожидается, что оптическая диссимметрия хиральных пленок PDA может быть улучшена за счет использования SCL вместо CPL, что в конечном итоге приведет к усилению их энантиоселективных дискриминационных свойств. Как сообщалось ранее, оптически активный 1-фенилпропанол играет важную роль в качестве синтетических промежуточных продуктов с различными функциональными группами, такими как галогенид, амин, сложный эфир, эфир и так далее. 28 . Поэтому дискриминационные свойства сформированных таким образом пленок PDA, полученных с помощью CPL или SCL, были подробно исследованы путем определения характеристик поглощения в УФ-видимой области после погружения указанных пленок в 1-фенилпропанол (PPA, дополнительный рис.12) водный раствор энантиомеров (0,01 М) в течение 10 мин. Как показано на рис. 5a, очевидный переход цвета от синего к красному наблюдался для хиральных пленок PDA, полученных с помощью левостороннего SCL, после погружения в раствор PPA S-типа, в то время как слабое изменение цвета можно было обнаружить для образцов при погружении в R- типа решение PPA. Что касается образцов, приготовленных с левосторонним CPL, изменение цвета было менее очевидным при погружении в раствор PPA R-типа или S-типа. А именно, хиральные пленки PDA, полученные с помощью SCL, могут применяться для прямого визуального различения энантиомеров PPA с большей энантиоселективной дискриминационной способностью, в то время как трудно для пленок, полученных с использованием традиционных методов CPL.Для дальнейшей оценки энантиоселективных дискриминационных свойств хиральных пленок PDA мы определили колориметрический ответ (CR) как относительное изменение в процентах синей фазы, определяемое как CR = [PB 0 - PB 1 ] / PB 0 × 100%, где PB 0 , PB 1 - начальный и конечный процент голубой фазы в пленках PDA до и после погружения в раствор энантиомеров PPA, соответственно. Как показано на фиг. 5b, хиральные пленки PDA, полученные с левосторонним SCL, показали высокое значение CR (39%) при ответе на PPA S-типа, в то время как низкое значение CR (5%) на PPA R-типа.Интересно, что противоположное энантиоселективное дискриминационное поведение могло быть получено для образцов, приготовленных с правосторонним SCL, которые показали высокое значение CR (40%) при ответе на PPA R-типа, в то время как низкое значение CR (5%) на PPA S-типа. . Однако, что касается образцов, приготовленных традиционным методом CPL, можно было обнаружить только низкие значения CR (10% для энантиомеров PPA S-типа и 6% для энантиомеров PPA R-типа соответственно) из-за их более слабой энантиоселективной способности различать (дополнительный рис. 13).

Фиг.5

УФ – видимые спектры и значения КЛ. УФ – видимые спектры поглощения хиральных пленок PDA, полученных с левосторонними a SCL и c CPL: (i) до обработки или после погружения в (ii) раствор PPA R-типа или (iii) S-типа для 10 минут. Вставка показывает соответствующие изменения цвета. b Значения CR хиральных пленок PDA, полученных с помощью SCL, в ответ на раствор PPA R-типа или S-типа. d Значения CR хиральных пленок PDA, полученных с левосторонним SCL с различными значениями г в ответ на энантиомеры PPA S-типа и R-типа

Было разумно использовать хронологическое развитие значения CR для исследования кинетика сольватохроматического перехода хиральных пленок PDA при погружении в раствор энантиомеров PPA.Как показано на дополнительном рисунке 14, после погружения в раствор энантиомеров PPA S-типа, пленки PDA, полученные с левосторонним SCL, быстро становились красными, и его значение CR достигало примерно 30% в течение 6 минут. При погружении в раствор энантиомеров PPA R-типа их сольватохроматический переход становился относительно медленным, а значение CR достигало максимума (5%) за 10 мин. Их высокие энантиоселективные дискриминационные свойства должны быть отнесены к врожденному хиральному распознаванию, основанному на стерическом отталкивании спиральных сборок PDA к противоположным хиральным молекулам PPA 29 .Что касается образцов, приготовленных с CPL, можно было обнаружить только более слабое поведение энантиоселективной дискриминации. Все приведенные выше результаты подтверждают, что хиральные пленки PDA, полученные с помощью SCL, проявляют более сильную энантиоселективную способность различать энантиомеры PPA, чем пленки, полученные с помощью обычного CPL, что следует приписать повышенной оптической диссимметрии конечных пленок PDA, полученных с помощью SCL. Чтобы дополнительно подтвердить вышеупомянутую гипотезу, хиральные пленки PDA с различными значениями г были приготовлены с помощью SCL путем изменения относительного отношения интенсивности света двух встречных лучей CPL, и их энантиоселективные дискриминационные свойства по отношению к энантиомерам PPA были исследованы в деталь.Было очевидно, что их энантиоселективная дискриминационная способность возрастает с увеличением значений г хиральных пленок PDA (фиг. 5d). Ожидается, что диссимметрия в асимметричной фотополимеризации будет дополнительно усилена за счет изменения распределения хирального светового поля (например, комбинации оптики дальнего и ближнего поля), что может проложить путь к усилению небольшой хиральный уклон в сторону абсолютного асимметричного синтеза. Вдохновленные предварительными результатами, мы дополнительно исследовали энантиоселективную дискриминационную способность полученных спиральных сборок PDA по отношению к другим хиральным соединениям, включая энантиомеры 1-фенилэтанола (PEA), 1-фенилэтиламина (PEAM) и 1-фенилпропиламина (PPAM) (дополнительный рис.12). Ясно, что образцы, полимеризованные с SCL, проявляли лучшую энантиоселективную дискриминационную способность по отношению к энантиомерам PEA (дополнительный рис. 15), аналогичную таковой для PPA, в то время как слабую избирательную способность по отношению к энантиомерам PEAM или PPAM (дополнительные рисунки 16 и 17). Взаимодействия между ароматическим альдегидом и аминогруппами были слишком сильными, что не способствовало превосходной энантиоселективной способности различать. Поэтому предполагалось, что подходящее взаимодействие между ароматическим альдегидом и группами ОН играет ключевую роль в превосходной энантиоселективной способности различать спиральные сборки PDA.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Оптические признаки молекулярной диссимметрии: сочетание теории с экспериментами для решения стереохимических головоломок

Современная химия возникла из стремления описать трехмерную структуру молекул: четырехвалентный углерод Вант-Гоффа поместил симметрию и диссимметрию в основу химии. В этом отчете мы исследуем, как современную теорию, синтез и спектроскопию можно использовать совместно для выяснения симметрии и диссимметрии молекул и их сборок.Хироптическая спектроскопия, включая оптическую вращательную дисперсию (ORD), электронный круговой дихроизм (ECD), колебательный круговой дихроизм (VCD) и оптическую активность комбинационного рассеяния (ROA), измеряет реакцию диссимметричных структур на электромагнитное излучение. Этот ответ, в свою очередь, может выявить расположение атомов в пространстве, но расшифровка молекулярной информации, закодированной в хироптических спектрах, требует эффективного теоретического подхода. Хотя важные корреляции между ECD и молекулярной стереохимией существовали в течение некоторого времени, за последнее десятилетие появился набор точных новых теоретических методов, которые связывают гораздо более широкий диапазон хироптических спектроскопий со структурой.Перспективы этой области значительны: теория и спектроскопия могут помочь в установлении относительных и абсолютных конфигураций сложных продуктов, выявлении структуры нековалентных агрегатов, определении показателей молекулярного разнообразия на основе поляризационного отклика и разработке наноматериалов с хиральной печатью. Физическая органическая химия хиральности увлекательна сама по себе: теперь возможно определение атомных и групповых вкладов в оптическое вращение (OR). Хотя обычно ожидается, что хироптический ответ определяется исключительно электронной структурой хирального растворенного вещества в данной среде, эффекты хирального импринтинга в окружающей среде и молекулярной сборке могут фактически доминировать над хироптическими сигнатурами.Теоретическая интерпретация хироптических маркеров является сложной задачей, поскольку их оптические свойства неуловимы из-за сильного электрического диполя и более слабых электрических квадрупольных и магнитных дипольных возмущений электромагнитным полем. Более того, ИЛИ возникает из-за комбинации почти аннулирования вкладов в электронный ответ. Действительно, проблема, создаваемая хироптическими свойствами, задержала появление даже качественно точных описаний некоторых хироптических сигнатур до последнего десятилетия, когда, например, предсказание наблюдаемого признака экспериментального OR стало доступным для теории.Вычисление хироптических сигнатур в тесной координации с синтезом и спектроскопией обеспечивает мощную основу для диагностики и интерпретации диссимметрии химических структур и молекулярных ансамблей. Теория хироптики теперь создает новые схемы для выяснения структуры, для описания конкретных молекулярных источников хироптических сигнатур и для помощи в понимании того, как диссимметрия формируется и распространяется в конденсированной фазе.

Стереоизомеры

Эту анимацию можно в любой момент прервать и изменить, перетащив изображение с помощью щелчка мышью.

Стереоизомеры II

Хиральность и симметрия

Все объекты могут быть классифицированы по признаку, который мы называем хиральностью (от греческого cheir , что означает рука). Хиральный объект не идентичен во всех отношениях (т.е. накладывается) со своим зеркальным отображением. Ахиральный объект совпадает со своим зеркальным отображением (накладывается на него). Хиральные предметы обладают «ручностью», например, клюшки для гольфа, ножницы, обувь и штопор.Таким образом, можно купить клюшки и ножницы для правшей или левшей. Точно так же перчатки и обувь бывают парами, правыми и левыми. Ахиральные предметы не имеют руки, например, бейсбольная бита (без надписей или логотипов), простой круглый мяч, карандаш, футболка и гвоздь. Хиральность объекта связана с его симметрией, и для этого полезно распознавать определенные элементы симметрии, которые могут быть связаны с данным объектом. Элемент симметрии - это плоскость, линия или точка внутри или через объект, вокруг которых вращение или отражение оставляет объект в ориентации, неотличимой от оригинала.Ниже приведены некоторые примеры элементов симметрии.

Лицевая игральная карта представляет собой пример центра или точки симметрии. Начиная с такой точки, линия, проведенная в любом направлении, встречает те же структурные особенности, что и противоположная (180º) линия. Четыре такие случайные линии показаны зеленым цветом. Примером молекулярной конфигурации, имеющей точку симметрии, является (E) -1,2-дихлорэтен. Другой способ описания точки симметрии - это отметить, что любая точка объекта воспроизводится путем отражения через центр на другую сторону.В этих двух случаях точка симметрии окрашена в пурпурный цвет.
Конформация циклогексана «лодочка» показывает ось симметрии (обозначенную здесь C 2 ) и две пересекающиеся плоскости симметрии (обозначенные σ). Обозначение оси симметрии: C n , где n - целое число, выбранное таким образом, чтобы вращение вокруг оси на 360 / nº возвращало объект в положение, неотличимое от того, где он начинался. В этом случае поворот на 180º, поэтому n = 2. Плоскость симметрии делит объект таким образом, что точки на одной стороне плоскости эквивалентны точкам на другой стороне при отражении через плоскость.В дополнение к точке симметрии, отмеченной ранее, (E) -1,2-дихлорэтен также имеет плоскость симметрии (плоскость, определяемую шестью атомами) и ось C 2 , проходящую через центр перпендикулярно оси. самолет.
Существование отражающего элемента симметрии (точки или плоскости симметрии) достаточно, чтобы гарантировать, что объект, имеющий этот элемент, является ахиральным .
Следовательно, хиральные объекты не имеют каких-либо отражающих элементов симметрии, но могут иметь оси симметрии вращения, поскольку для работы этих элементов не требуется отражение.В дополнение к различию между хиральным и ахиральным, есть еще два термина, которые часто используются для обозначения симметрии объекта. Это:

(i) Диссимметрия : Отсутствие отражающих элементов симметрии. Все асимметричные объекты хиральны.
(ii) Асимметрия : Отсутствие всех элементов симметрии. Все асимметричные объекты хиральны.

Некоторые примеры элементов симметрии в простых молекулах можно просмотреть, нажав здесь.


Энантиоморфизм

Когда химики изучали органические соединения, выделенные из растений и животных, был открыт новый и тонкий тип конфигурационной стереоизомерии. Например, молочная кислота (карбоновая кислота C 3 H 6 O 3 ) была обнаружена в кислом молоке, а также в крови и мышечной жидкости животных. Физические свойства этого простого соединения были идентичны независимо от источника (т.пл., 53 ºC и pK a 3.80), но были доказательства того, что физиологическое поведение соединения из двух источников не было одинаковым. Другой натуральный продукт, ароматный C 10 H 14 O кетон-карвон, был выделен как из мяты, так и из тмина. Опять же, все физические свойства карвона из этих двух источников казались идентичными (точка кипения 230 ºC), но запах этих двух карвонов был различным и отражал их источник. Встречались и другие примеры такого рода, и подозрения в тонком виде стереоизомерии были подтверждены различным взаимодействием этих соединений с плоскополяризованным светом.Теперь мы знаем, что эта конфигурационная стереоизомерия возникает из-за различных правосторонних и левосторонних форм, которые могут принимать определенные структуры, во многом так же, как винт может иметь правую или левую резьбу, но тот же общий размер и форму. Изомерные пары этого типа называются энантиомерами (от греческого энантион означает противоположное).

Рассмотрение хиральности молекулярных конфигураций объясняет любопытную стереоизомерию, наблюдаемую для молочной кислоты, карвона и множества других органических соединений.Четырехвалентные атомы углерода имеют тетраэдрическую конфигурацию. Если все четыре группы заместителей одинаковы, как в метане или тетрахлорметане, конфигурация соответствует высокосимметричному правильному тетраэдру. Правильный тетраэдр имеет шесть плоскостей симметрии и семь осей симметрии (четыре C 3 и три C 2 ) и, конечно, является ахиральным. Примеры этих осей и плоскостей были отмечены выше, и их можно изучить более полно, щелкнув по приведенной ниже формуле метана.

Если один из углеродных заместителей отличается от трех других, степень симметрии понижается до оси C 3 и трех плоскостей симметрии, но конфигурация остается ахиральной.Тетраэдрическая конфигурация в таких соединениях больше не является регулярной, поскольку длины связей и валентные углы изменяются при изменении связанных атомов или групп. Дальнейшее замещение может снизить симметрию еще больше, но пока два из четырех заместителей одинаковы, всегда существует плоскость симметрии, которая делит пополам угол, соединяющий эти заместители, поэтому эти конфигурации также являются ахиральными.

Атом углерода, который связан с четырьмя разными атомами или группами, теряет всю симметрию и часто упоминается как асимметричный углерод .Конфигурация такой тетраэдрической единицы является хиральной, и структура может существовать как в правой, так и в левой конфигурации (одно является зеркальным отображением другого). Этот тип конфигурационной стереоизомерии называется энантиоморфизмом , а неидентичные зеркальные пары стереоизомеров, которые образуются в результате, называются энантиомерами . Структурные формулы молочной кислоты и карвона показаны справа с асимметричным углеродом, окрашенным в красный цвет. Следовательно, мы ожидаем и обнаруживаем, что эти соединения существуют в виде пар энантиомеров.Присутствия одного асимметрично замещенного атома углерода в молекуле достаточно, чтобы сделать всю конфигурацию хиральной, и современная терминология относится к таким асимметричным (или диссимметричным) группировкам как хиральных центров . Большинство хиральных центров, которые мы будем обсуждать, являются асимметричными атомами углерода, но следует признать, что другие тетраэдрические или пирамидальные атомы могут стать хиральными центрами при соответствующем замещении. Когда в молекулярной структуре присутствует более одного хирального центра, необходимо тщательно проанализировать их взаимосвязь, прежде чем делать вывод о том, что конкретная молекулярная конфигурация является хиральной или ахиральной.Этот аспект стереоизомерии будет рассмотрен позже.

Идентичность или неидентичность конфигураций зеркального отображения некоторых замещенных атомов углерода может быть исследована в виде интерактивных моделей, щелкнув здесь.

Полезный первый шаг в изучении структурных формул для определения того, могут ли существовать стереоизомеры, - это идентификация всех стереогенных элементов. Стереогенный элемент представляет собой центр, ось или плоскость, которая является фокусом стереоизомерии, так что взаимообмен двух групп, присоединенных к этому признаку, приводит к стереоизомеру.Стереогенные элементы могут быть хиральными или ахиральными. Наиболее распространенным хиральным стереогенным центром является асимметричный углерод; замена любых двух групп заместителей превращает один энантиомер в другой. Однако следует соблюдать осторожность при оценке мостиковых структур, в которых углеродные плацдармы асимметричны. Это предостережение будет проиллюстрировано нажатием здесь.
Алкены, имеющие две разные группы на каждом атоме углерода с двойной связью (например, abC = Cab), составляют ахиральный стереогенный элемент, поскольку замена заместителей у одного из атомов углерода изменяет цис / транс-конфигурацию двойной связи.Хиральные стереогенные оси или плоскости могут также присутствовать в молекулярной конфигурации, как в случае алленов, но они менее распространены, чем хиральные центры, и здесь не будут обсуждаться.

Для получения дополнительной информации о шестигранниках щелкните здесь.

Структурные формулы для восьми органических соединений показаны в рамке ниже. Некоторые из этих структур хиральные, а некоторые ахиральные. Сначала попытайтесь идентифицировать все хиральные стереогенные центры.Формулы, не содержащие хиральных центров, обязательно являются ахиральными. Формулы с одним хиральным центром всегда хиральны; и если в данной структуре присутствуют два или более хиральных центра, она, вероятно, будет хиральной, но в особых случаях, которые будут обсуждаться позже, может быть ахиральной. После того, как вы выбрали хиральные центры, проверьте их, нажав кнопку «Показать хиральные центры». Хиральные центры будут обозначены красными точками.

Структуры F и G являются ахиральными.Первый имеет плоскость симметрии, проходящую через атом хлора и разделяющую противоположную углерод-углеродную связь пополам. Подобная структура соединения E не имеет такой плоскости симметрии, и углерод, связанный с хлором, является хиральным центром (два кольцевых сегмента, соединяющих этот углерод, не идентичны). Конструкция G по существу плоская. Все атомы углерода, кроме метильной группы, имеют sp 2 гибридизацию и, следовательно, тригонально-планарную конфигурацию.Соединения C, D и H имеют более одного хирального центра, а также являются хиральными. Помните, все хиральные структуры могут существовать в виде пары энантиомеров . Возможны другие конфигурационные стереоизомеры, если в структуре присутствует более одного стереогенного центра.


Поляриметрия

Оптическая активность

Идентификация и различение энантиомеров по сути своей сложно, поскольку их физические и химические свойства в значительной степени идентичны.К счастью, открытие французского физика Жана-Батиста Био, сделанное почти двести лет назад, значительно облегчило эту задачу. Это открытие показало, что правые и левые энантиомеры хирального соединения возмущают плоско-поляризованный свет противоположным образом. Это возмущение является уникальным для хиральных молекул и получило название оптической активности .

Плоскополяризованный свет создается путем прохождения обычного света через поляризационное устройство, которое может быть таким же простым, как линза, снятая с поляризационных солнцезащитных очков.Такие устройства избирательно передают только тот компонент светового луча, в котором векторы электрического и магнитного поля колеблются в одной плоскости. Плоскость поляризации может быть определена с помощью прибора, называемого поляриметром , показанного на диаграмме ниже.

Монохроматический (с одной длиной волны) свет, поляризованный фиксированным поляризатором рядом с источником света. Держатель кюветы для образца расположен на одной линии со световым лучом, за ним следует подвижный поляризатор (анализатор) и окуляр, через который можно наблюдать интенсивность света.В современных приборах электронный датчик света заменяет человеческий глаз. В отсутствие образца интенсивность света на детекторе максимальна, когда второй (подвижный) поляризатор установлен параллельно первому поляризатору (α = 0º). Если анализатор повернуть на 90º к плоскости начальной поляризации, весь свет будет заблокирован от попадания на детектор.
Химики используют поляриметры для исследования влияния соединений (в ячейке с образцом) на плоскополяризованный свет.Образцы, состоящие только из ахиральных молекул (например, воды или гексана), не влияют на поляризованный световой луч. Однако, если исследуется один энантиомер (все молекулы образца являются правыми или все левосторонние), плоскость поляризации поворачивается либо в направлении по часовой стрелке (положительное), либо против часовой стрелки (отрицательное), и анализатор должен быть повернут на соответствующий угол согласования, α , чтобы детектор достигал полной силы света. На приведенной выше иллюстрации образец повернул плоскость поляризации по часовой стрелке на + 90º, а анализатор был повернут на эту величину, чтобы обеспечить максимальное пропускание света.
Наблюдаемые вращения (α) энантиомеров противоположны по направлению. Один энантиомер будет вращать поляризованный свет по часовой стрелке, обозначенный как правовращающий или (+), а его партнер в зеркальном отображении - против часовой стрелки, названный левовращающим или (-). Префиксы dextro и levo происходят от латинского dexter , что означает право, и laevus , что означает левый, и обозначаются сокращенно d и l соответственно. Если исследовать равные количества каждого энантиомера с использованием одной и той же ячейки для образца, то величина поворотов будет одинаковой, причем одно будет положительным, а другое отрицательным.Чтобы быть абсолютно уверенным, является ли наблюдаемое вращение положительным или отрицательным, часто необходимо провести второе измерение, используя другое количество или концентрацию образца. Например, на приведенной выше иллюстрации α может составлять –90º или + 270º, а не + 90º. Если концентрация образца уменьшится на 10%, то положительное вращение изменится на + 81º (или + 243º), тогда как отрицательное вращение изменится на –81º, и правильный α будет определен однозначно.
Поскольку не всегда возможно получить или использовать образцы точно такого же размера, наблюдаемое вращение обычно корректируется, чтобы компенсировать различия в количестве образцов и длине ячейки.Таким образом, общепринято преобразовывать наблюдаемое вращение α в удельное вращение , [α] , по следующей формуле:

Удельное вращение = где l = длина ячейки в дм, c = концентрация в г / мл
D - свет 589 нм от натриевой лампы

Соединения, вращающие плоскость поляризованного света, называются оптически активными .Каждый энантиомер стереоизомерной пары оптически активен и имеет равное, но противоположное по знаку удельное вращение. Конкретные вращения полезны в том смысле, что они представляют собой экспериментально определенные константы, которые характеризуют и идентифицируют чистые энантиомеры. Например, энантиомеры молочной кислоты и карвона, обсужденные ранее, имеют следующие специфические вращения.

Карвоне из тмина: [α] D = + 62,5º этот изомер может быть обозначен как (+) - карвон или d -карвон
Карвон из мяты кудрявой: [α] D = –62.5º этот изомер может обозначаться как (-) - карвон или l -карвон
Молочная кислота из мышечной ткани: [α] D = + 2,5º этот изомер может обозначается как (+) - молочная кислота или d -молочная кислота
Молочная кислота из кислого молока: [α] D = –2,5º этот изомер может быть обозначен как (- ) -молочная кислота или л -молочная кислота

Смесь энантиомеров 50:50 не имеет наблюдаемой оптической активности.Такие смеси называются рацематами , или рацемическими модификациями и обозначаются (). Когда хиральные соединения создаются из ахиральных соединений, продукты являются рацемическими, если в реакции не участвует один энантиомер хирального сореагента или катализатора. Добавление HBr к цис- или транс-2-бутену является примером образования рацемического продукта (хиральный центр окрашен в красный цвет в следующем уравнении).

CH 3 CH = CHCH 3 + HBr () CH 3 CH 2 CHBrCH 3

Хиральные органические соединения, выделенные из живых организмов, обычно оптически активны, что указывает на преобладание одного из энантиомеров (часто это единственный присутствующий изомер).Это результат действия хиральных катализаторов, которые мы называем ферментами, и отражает хиральную природу самой жизни. С другой стороны, хиральные синтетические соединения обычно являются рацематами, если только они не были получены из энантиомерно чистых исходных материалов.

Состояние хирального вещества можно изменить двумя способами:
1.
Рацемат можно разделить на составляющие его энантиомеры. Этот процесс называется разрешением .
2. Чистый энантиомер может быть превращен в его рацемат. Этот процесс называется рацемизацией .


Обозначение конфигурации хиральных центров

Хотя энантиомеры можно идентифицировать по их характерным специфическим поворотам, назначение уникальной конфигурации каждому из них еще не обсуждалось. Мы назвали зеркальные конфигурации энантиомеров «правосторонними» и «левосторонними», но решить, какая из них является нетривиальной задачей.Ранняя процедура присваивала префикс D энантиомерам, химически связанным с правым эталонным соединением, и префиксом L , аналогичным родственной левой группе энантиомеров. Хотя это обозначение все еще применяется к углеводам и аминокислотам, оно требовало химических превращений для установления отношений между группами и оказалось неоднозначным в его общем применении. Окончательное решение неприятной проблемы назначения конфигураций было предложено тремя европейскими химиками: Р.С. Кан, К. К. Ингольд и В. Прелог. Полученную систему номенклатуры иногда называют системой CIP или системой R-S .
В системе номенклатуры CIP каждому хиральному центру в молекуле присваивается префикс (R или S) в зависимости от того, является ли его конфигурация правосторонней или левосторонней. Для этого задания не требуются никакие химические реакции или взаимосвязь. Обозначение R происходит от латинского rectus для правого и L от латинского sinister для левого.Назначение этих префиксов зависит от применения двух правил: Правило последовательности и Правило просмотра .
Правило последовательности такое же, как правило, используемое для присвоения префиксов E-Z стереоизомерам с двойной связью. Поскольку большинство хиральных стереогенных центров, с которыми мы столкнемся, являются асимметричными атомами углерода, все четыре различных заместителя должны быть упорядочены таким образом.

Правило последовательности для присвоения конфигураций хиральным центрам

Назначьте приоритеты последовательностей четырем заместителям, глядя на атомы, присоединенные непосредственно к хиральному центру.

1. Чем выше порядковый номер атома непосредственного заместителя, тем выше приоритет.
Например, H– 2. Если два заместителя имеют один и тот же непосредственный атом-заместитель,
оценивает атомы постепенно дальше от хирального центра, пока не будет обнаружено различие.
Например, CH 3 - 2 H 5 - 2 - 2 - 3 O–.
3. Если группы с двойной или тройной связью встречаются в качестве заместителей, они рассматриваются как эквивалентный набор атомов с одинарной связью.
Например, C 2 H 5 - 2 = CH–

После определения относительных приоритетов четырех заместителей хиральный центр необходимо рассматривать со стороны, противоположной группе с самым низким приоритетом. Если мы пронумеруем группы заместителей от 1 до 4, где 1 будет наивысшим, а 4 - наименьшим приоритетом, две энантиомерные конфигурации будут показаны на следующей диаграмме вместе с наблюдением на стороне, противоположной заместителю №4.

Помня о геометрическом значении клиновых и заштрихованных связей, наблюдатель (глаз) отмечает, поворачивается ли изогнутая стрелка, проведенная из позиции №1 в позицию №2, а затем в позицию №3, по часовой стрелке или против часовой стрелки. Если поворот по часовой стрелке, как в примере справа, конфигурация классифицируется как R . Если повернуть против часовой стрелки, как на рисунке слева, конфигурация будет S . Еще один способ запомнить правило просмотра - думать об асимметричном карбоне как о рулевом колесе.Связь с группой с самым низким приоритетом (# 4) - это рулевая колонка, а остальные связи - это спицы колеса. Если колесо поворачивается от группы № 1 к группе № 2, которая, в свою очередь, движется к группе № 3, это приведет либо к повороту вправо ( R ), либо к повороту влево ( S ). Эта модель показана ниже для правого поворота, а соответствующие ( R ) -конфигурации молочной кислоты и карвона показаны справа. Стереогенный атом углерода в каждом случае окрашен в пурпурный цвет, а приоритеты последовательности показаны светло-синими числами.Обратите внимание, что если любые две группы заместителей на стереогенном углероде обмениваются или переключаются, конфигурация изменяется на его зеркальное отображение.

Порядок следования групп заместителей в молочной кислоте должен быть очевиден, но пример карвона требует тщательного анализа. Очевидно, что водород является заместителем с самым низким приоритетом, но все три другие группы связаны со стереогенным углеродом связями с атомами углерода (здесь окрашены в синий цвет). Двумя видами непосредственных заместителей являются метиленовые группы (CH 2 ), а третьим является углерод с двойной связью.Правило № 3 правил последовательности позволяет нам упорядочить эти заместители. Двойная связь углерод-углерод разрывается, и образуются воображаемые атомы углерода с одинарной связью (фантомные атомы окрашены в красный цвет в эквивалентной структуре). В этой форме двойная связь предполагает приоритет 3º-алкильной группы, который выше, чем у метиленовой группы. Чтобы установить приоритет последовательности двух метиленовых заместителей (оба являются частью кольца), мы должны отодвигаться от хирального центра до тех пор, пока не будет обнаружена точка различия.Это происходит на следующем атоме углерода, который с одной стороны является частью карбонильной двойной связи (C = O), а с другой - частью двойной связи углерод-углерод. Правило № 3 снова используется для оценки двух случаев. Карбонильная группа размещает два атома кислорода (один фантом) на соседнем атоме углерода, так что эта метиленовая сторона стоит впереди другой.
Интересной особенностью двух показанных здесь примеров является то, что R-конфигурация в обоих случаях является левовращающей (-) в своей оптической активности. Зеркальные S-конфигурации, конечно, правовращающие (+). Важно помнить, что нет простой или очевидной связи между обозначениями R или S молекулярной конфигурации и экспериментально измеренным удельным вращением соединения, которое оно представляет . Чтобы определить истинную или «абсолютную» конфигурацию энантиомера, как в описанных здесь случаях молочной кислоты и карвона, необходимо либо соотнести соединение с известной эталонной структурой, либо провести довольно сложное рентгеновское исследование. анализ на монокристалле образца.

Конфигурации энантиомеров молочной кислоты и карвона можно изучить как интерактивные модели, щелкнув здесь.


Модуль справа предоставляет примеры хиральных и ахиральных молекул для анализа. Они отображаются в виде трехмерных структур, которые можно перемещать и рассматривать с различных точек зрения. Используя этот ресурс, читатель может проверить конфигурационную нотацию.
Эта визуализация использует апплет Jmol.В некоторых браузерах может потребоваться дважды щелкнуть кнопку для действия.


Соединения, имеющие два или более хиральных центра

Китайский кустарник Ма Хуанг ( Ephedra vulgaris ) содержит два физиологически активных соединения: эфедрин и псевдоэфедрин . Оба соединения являются стереоизомерами 2-метиламино-1-фенил-1-пропанола, и оба являются оптически активными, одно является левовращающим, а другое правовращающим.Поскольку свойства этих соединений (см. Ниже) существенно различаются, они не могут быть энантиомерами. Как же тогда классифицировать эти изомеры и им подобные?

Эфедрин из Ма Хуанга: т.пл. 35-40 ºC, [α] D = –41º, умеренная растворимость в воде [этот изомер может называться (-) - эфедрин]
Псевдоэфедрин от Ма Хуанга: т.пл. 119 ºC, [α] D = + 52º, относительно нерастворим в воде [этот изомер может называться (+) - псевдоэфедрин]

Поскольку эти два соединения оптически активны, каждое из них должно иметь энантиомер.Хотя эти недостающие стереоизомеры не присутствовали в природном источнике, они были получены синтетическим путем и обладают ожидаемыми идентичными физическими свойствами и специфическим вращением противоположного знака с перечисленными выше. Структурная формула 2-метиламино-1-фенилпропанола содержит два стереогенных углерода (№1 и №2). Каждый может иметь конфигурацию R или S, поэтому возможны четыре стереоизомерные комбинации. Они показаны на следующем рисунке вместе с присвоениями, которые были сделаны на основе химических взаимопревращений.

Как правило, структура, имеющая n хиральных центров, будет иметь 2 n возможных комбинаций этих центров . В зависимости от общей симметрии молекулярной структуры некоторые из этих комбинаций могут быть идентичными, но в отсутствие такой идентичности мы ожидаем найти 2 n стереоизомеров. Некоторые из этих стереоизомеров будут иметь энантиомерные отношения, но энантиомеры бывают парами, и поэтому неэнантиомерные стереоизомеры будут обычным явлением.Мы называем такие стереоизомеры диастереомерами . В приведенном выше примере любой из энантиомеров эфедрина имеет диастереомерные отношения с любым из энантиомеров псевдоэфедрина.
За интересный пример, иллюстрирующий различие между хиральным центром и асимметричным углеродом. Кликните сюда.
Конфигурации энантиомеров эфедрина и псевдоэфедрина можно изучить в виде интерактивных моделей, нажав здесь.


Стереогенный азот

Тщательное изучение изомеров эфедрина и псевдоэфедрина позволяет предположить, что присутствует еще один стереогенный центр - азот.Как отмечалось ранее, односвязанный азот имеет пирамидальную форму, причем несвязывающая электронная пара указывает на незанятый угол тетраэдрической области. Поскольку азот в этих соединениях связан с тремя разными группами, его конфигурация является хиральной. Неидентичные конфигурации зеркального изображения показаны на следующей диаграмме (остальная часть молекулы обозначена буквой R, а электронная пара окрашена в желтый цвет). Если бы эти конфигурации были стабильными, было бы четыре дополнительных стереоизомера эфедрина и псевдоэфедрина.Однако пирамидный азот обычно нестабилен. Он быстро меняет свою конфигурацию (стрелки равновесия), проходя через плоское, sp 2 -гибридизированное переходное состояние, что приводит к смеси взаимопревращающих R- и S-конфигураций. Если бы атом азота был единственным хиральным центром в молекуле, смесь R- и S-конфигураций в соотношении 50:50 (рацемическая) существовала бы в состоянии равновесия. Если присутствуют другие хиральные центры, как в изомерах эфедрина, получится смесь диастереомеров.В любом случае такие группы азота , если они присутствуют в соединении, не вносят вклад в выделяемые стереоизомеры.
Инверсию пирамидного азота в аммиаке можно проверить, щелкнув по следующей диаграмме.




Формулы проекции Фишера

Проблема рисования трехмерных конфигураций на двумерной поверхности, например на листе бумаги, давно интересовала химиков.Обозначения клина и штриховки, которые мы использовали, эффективны, но могут быть проблематичными при применении к соединениям, имеющим много хиральных центров. В рамках своего лауреата Нобелевской премии исследования углеводов великий немецкий химик Эмиль Фишер разработал простую систему обозначений, которая до сих пор широко используется. На проекционном чертеже Фишера четыре связи с хиральным углеродом образуют крест с атомом углерода на пересечении горизонтальной и вертикальной линий. Две горизонтальные связи направлены к зрителю (вперед от стереогенного углерода).Две вертикальные связи направлены за центральный углерод (от зрителя). Поскольку это не обычный способ, которым мы рассматриваем такие структуры, следующая диаграмма показывает, как стереогенный углерод, расположенный в общей ориентации двух связей в плоскости (x – C – y определяют базовую плоскость), поворачивается. в ориентацию проекции Фишера (крайняя правая формула). При написании формул проекции Фишера важно помнить об этих условных обозначениях. Поскольку вертикальные связи простираются от зрителя, а горизонтальные - к зрителю, структура Фишера может быть повернута только на 180 ° внутри плоскости, таким образом сохраняя эту связь. Конструкцию нельзя переворачивать или поворачивать на 90º. .

Модель, показывающую указанное выше вращение в проекции Фишера, можно просмотреть, щелкнув здесь.

На приведенной выше диаграмме, если x = CO 2 H, y = CH 3 , a = H & b = OH, полученная формула описывает ( R ) - (-) - молочную кислоту. Формула зеркального отображения, где x = CO 2 H, y = CH 3 , a = OH & b = H, конечно же, будет представлять ( S ) - (+) - молочную кислоту.

Используя обозначение проекции Фишера, стереоизомеры 2-метиламино-1-фенилпропанола нарисованы следующим образом. Обратите внимание, что обычно самую длинную углеродную цепь задают как вертикальную связку.

Полезность этой записи для Фишера в его исследованиях углеводов очевидна на следующей диаграмме. Существует восемь стереоизомеров 2,3,4,5-тетрагидроксипентаналя, группы соединений, называемых альдопентозами. Поскольку в этой структуре есть три хиральных центра, мы должны ожидать максимум 2 3 стереоизомеров.Эти восемь стереоизомеров состоят из четырех наборов энантиомеров. Если конфигурация в C-4 остается постоянной ( R в примерах, показанных здесь), четыре стереоизомера, которые образуются, будут диастереомерами . Формулы Фишера для этих изомеров, которые Фишер обозначил как "D" -семейство, показаны на диаграмме. Каждое из этих соединений имеет энантиомер, который является членом L-семейства, так что, как и ожидалось, всего имеется восемь стереоизомеров. Определение того, является ли хиральный углерод R или S, может показаться трудным при использовании проекций Фишера, но на самом деле это довольно просто.Если группа с самым низким приоритетом (часто водород) находится на вертикальной связи, конфигурация задается непосредственно из относительных положений трех заместителей с более высоким рангом. Если группа с самым низким приоритетом находится на горизонтальной связи, позиции оставшихся групп дают неправильный ответ (вы смотрите на конфигурацию с неправильной стороны), поэтому вы просто меняете ее.

Все изображенные выше альдопентозные структуры являются диастереомерами. Более избирательный термин, эпимер , используется для обозначения диастереомеров, которые различаются по конфигурации только в одном хиральном центре.Таким образом, рибоза и арабиноза являются эпимерами по C-2, а арабиноза и ликсоза являются эпимерами по C-3. Однако арабиноза и ксилоза не являются эпимерами, поскольку их конфигурации различаются как для C-2, так и для C-3.

Ахиральные диастереомеры (мезо-соединения)

Все хиральные центры в предыдущих примерах были разными, один от другого. В случае 2,3-дигидроксибутандиовой кислоты, известной как винная кислота, два хиральных центра имеют одинаковые четыре заместителя и эквивалентны.В результате два из четырех возможных стереоизомеров этого соединения идентичны из-за плоскости симметрии, поэтому имеется только три стереоизомерных винных кислоты. Два из этих стереоизомеров являются энантиомерами, а третий - ахиральным диастереомером, называемым соединением мезо . Мезосоединения представляют собой ахиральные (оптически неактивные) диастереомеры хиральных стереоизомеров. Исследования солей изомерной винной кислоты, проведенные Луи Пастером в середине 19 века, сыграли важную роль в выяснении некоторых тонкостей стереохимии.
Некоторые физические свойства изомеров винной кислоты приведены в следующей таблице.

(+) - винная кислота: [α] D = + 13º т.п. 172 ºC
(-) - винная кислота: [α] D = –13º т.пл. 172 ºC
мезо винная кислота: [α] D = 0º т.пл. 140 ºC
Формулы проекции

Фишера дают полезное представление о конфигурационных отношениях в структурах этих изомеров.На следующем рисунке между формулами, имеющими отношение зеркального отображения, проведена зеркальная линия. При демонстрации идентичности двух формул мезосоединения помните, что формула проекции Фишера может быть повернута на 180º в плоскости.

Модель мезо-винной кислоты можно изучить, нажав здесь.
Дополнительный пример, состоящий из двух мезосоединений, можно просмотреть, нажав здесь.
Были предложены другие способы обозначения конфигурации.Они будут показаны, нажав здесь.

Разрешение рацематов

Как отмечалось ранее, хиральные соединения, синтезированные из ахиральных исходных материалов и реагентов, обычно являются рацемическими (т.е. смесь энантиомеров 50:50). Разделение рацематов на составляющие их энантиомеры представляет собой процесс, называемый разрешением разрешение . Поскольку энантиомеры имеют идентичные физические свойства, такие как растворимость и температура плавления, разделение затруднено. С другой стороны, диастереомеры имеют разные физические свойства, и этот факт можно использовать для разделения рацематов.Реакция рацемата с энантиомерно чистым хиральным реагентом дает смесь диастереомеров, которые можно разделить. Обращение первой реакции затем приводит к разделенным энантиомерам плюс регенерированный реагент.
Для получения диастереомерных промежуточных продуктов, необходимых для разделения, можно использовать многие виды химических и физических реакций, включая образование солей. Следующая диаграмма иллюстрирует этот общий принцип, показывая, как гайка с правой резьбой (R) может служить «реагентом» для различения и разделения смеси правых и левых болтов одинакового размера и веса.Только два правосторонних партнера могут взаимодействовать, давая полнофункциональный промежуточный продукт, поэтому разделение довольно просто. Затем удаляют разделяющую часть, то есть гайку, оставляя болты разделенными на правую и левую формы. Химические реакции энантиомеров обычно не так сильно различаются, но практическое различие, тем не менее, возможно.

Чтобы увидеть, как впервые было достигнуто разрешение и как развивались новые методы, щелкните здесь.

Конформационный энантиоморфизм

Проекционная формула Фишера мезо-винной кислоты имеет плоскость симметрии, разделяющую связь C2 – C3 пополам, как показано слева на диаграмме ниже, поэтому эта структура явно ахиральная. Затененная ориентация связей, которая предполагается на рисунке Фишера, однако, является нестабильной конформацией, и мы должны исследовать расположенные в шахматном порядке конформеры, которые, несомненно, составляют большую часть молекул образца. Четыре структуры, показанные справа от проекции Фишера, состоят из ахиральной конформации Фишера ( A ) и трех расположенных в шахматном порядке конформеров, все они показаны как в проекции козлы, так и в проекции Ньюмана.Вторая и четвертая конформации ( B & D ) диссимметричны и фактически являются энантиомерными структурами. Третий конформер ( C ) имеет центр симметрии и является ахиральным.

Конформации мезо-винной кислоты
Фишер
Проекция
A
, ахиральная, ахиральная
B
ступенчатая хиральная

Поскольку значительная часть молекул мезо-винной кислоты в образце будет иметь хиральную конформацию, ахиральные свойства образца (например,грамм. оптическая неактивность) не следует объяснять симметрией формулы Фишера. Равновесия между различными конформациями быстро устанавливаются, и доля каждого конформера, присутствующего в равновесии, зависит от его относительной потенциальной энергии (преобладают наиболее стабильные конформеры). Поскольку энантиомеры имеют равные потенциальные энергии, они будут присутствовать в равной концентрации, тем самым отменяя их макроскопическую оптическую активность и другое хиральное поведение. Проще говоря, любые присутствующие хиральные частицы являются рацемическими.

Интересно отметить, что хиральные конформации присутствуют в большинстве конформационно подвижных соединений даже в отсутствие каких-либо хиральных центров. Гош-конформеры бутана, например, являются хиральными и присутствуют в равной концентрации в любом образце этого углеводорода. Следующая иллюстрация показывает энантиомерные отношения этих конформеров, которые являются примером хиральной оси, а не хирального центра.

Замещенные бифенилы могут существовать в виде выделяемых энантиомеров.Это будет продемонстрировано щелчком здесь.

Стереоизомерия в дизамещенных циклогексанах

Различие между конфигурационными стереоизомерами и конформерами, которые они могут предположить, хорошо иллюстрируют дизамещенные циклогексаны. В нижеследующем обсуждении в качестве примеров используются различные изомеры дихлорциклогексана. 1,1-дихлор-изомер опущен, поскольку он представляет собой обычный изомер , других, и не имеет центров хиральности (асимметричных атомов углерода).Каждый из 1,2- и 1,3-дихлорциклогексанов имеет два хиральных центра с одинаковым набором заместителей. Цис- и транс-1,4-дихлорциклогексаны не имеют хиральных центров, поскольку две кольцевые группы на замещенных атомах углерода идентичны.
Имеются три конфигурационных изомера 1,2-дихлорциклогексана и три конфигурационных изомера 1,3-дихлорциклогексана. Они показаны в следующей таблице.

1,2-дихлорциклогексаны 1,3-Дихлорциклогексаны

Все 1,2-дихлор-изомеры являются конституционными изомерами 1,3-дихлор-изомеров.В каждой категории (1,2- и 1,3-) транс-изомер ( R, R ) и транс-изомер ( S, S ) являются энантиомерами. Цис-изомер представляет собой диастереомер транс-изомеров. Наконец, все эти изомеры могут существовать в виде смеси двух (или более) конформационных изомеров, как показано в таблице.

Стул-конформер цис-1,2-дихлор-изомера является хиральным. Он существует как смесь энантиомерных конформаций 50:50, которые так быстро взаимопревращаются, что не могут быть разрешены (т. Е.разделены). Поскольку цис-изомер имеет два центра хиральности (асимметричные атомы углерода) и оптически неактивен, он является мезосоединением. Соответствующие транс-изомеры также существуют в виде быстро взаимопревращающих хиральных конформаций. В каждом случае преобладает диэкваториальный конформер, причем конформации ( R, R ) являются зеркальными отображениями конформаций ( S, S ). Все эти конформации диастереомерные с цис-конформациями.

Диэкваториальный конформер кресла цис-1,3-дихлор-изомера является ахиральным.Это главный компонент быстрого равновесия с диаксиальным конформером, который также является ахиральным. Этот изомер также является мезосоединением. Соответствующие транс-изомеры также претерпевают быструю конформационную взаимную конверсию. Однако для этих изомеров это взаимное превращение дает идентичный конформер, поэтому каждый энантиомер ( R, R ) и ( S, S ) имеет преимущественно единственную хиральную конформацию. Эти энантиомерные конформации являются диастереомерными с цис-конформациями.

1,4-дихлорциклогексаны могут существовать в виде цис- или транс-стереоизомеров.Оба они ахиральны, поскольку двузамещенное шестичленное кольцо имеет плоскость симметрии. Эти изомеры являются диастереомерами друг друга и являются структурными изомерами 1,2- и 1,3-изомеров.

1,4-дихлорциклогексаны

Все конформеры кресел этих изомеров являются ахиральными, а диэкваториальный конформер транс-изомера является преобладающим веществом в равновесии.

Признание структурной эквивалентности или неэквивалентности групп важно для стереохимического анализа.
Примеры этого анализа и классификации групп как гомотопных или гетеротопных. Кликните сюда.

Стереогенные элементы могут быть хиральными или ахиральными. Примеры будут отображаться Щелкнув здесь.

Первые пять задач просят вас идентифицировать эквивалентные группы атомов, элементы симметрии, стереогенные центры и наличие или отсутствие хиральности. Вторая часть четвертой проблемы также требует применения номенклатуры R / S.Номенклатурная терминология и классификация стереоизомеров исследуются в следующих двух задачах, за которыми следует вопрос о соотношении изомерных пар. Обозначение названий CIP является предметом следующих четырех задач. Продукты стереоселективных реакций исследуются в следующей задаче, а обзор конформационной терминологии циклогексана является предметом двух последних задач.

Симметрия, диссимметрия и асимметрия через Зазеркалье в антимир

Фундаментально пространственные или ситуологические концепции симметрии, диссимметрии и асимметрии поднимаются из своих абстрактных корней в геометрии в четвертое измерение, становятся динамическими характеристиками мира физики и находят воплощение полярно-физическим в мифологиях.С одного полюса страсти математических физиков к поиску симметричных форм объяснений, мышление становится все более асимметрично ориентированным в биологии, в повседневной жизни, в искусстве и в мифологии; пока, наконец, формы мифологии и магии не воплотят в себе качественное противопоставление левого и правого - фундаментальную асимметрию мировоззрения. Но теперь может показаться, что последние открытия в физике и астрономии могут тихо и сомнительно направлять физику и космологию к такому асимметричному взгляду на мир.

I. Идеи симметрии, диссимметрии и асимметрии неизбежно переплетаются друг с другом - значение одного связано с пониманием других. И это ментально динамические идеи, потому что они включают в себя воображаемые, реальные или визуальные операции - сравнения, вращения, трансформации и отражения (математикой или зеркалами) и любопытные вопросы о реальности зеркальных изображений и четвертого пространственного измерения.

II. К внутреннему абстрактному пространственному интересу этих концепций открытия новейшей физики (об отсутствии сохранения четности) добавили безотлагательности, поставив под сомнение ранее предполагаемые предположения о симметрии физических законов.

III. Таким образом, физика получила склонность к формам мышления, действующим в биологии, повседневном наблюдении, искусстве и мифологии, которые демонстрируют прогрессивную тенденцию принимать и, наконец, рассматривать как фундаментальные асимметричные способы мышления. Возникающая в результате - несколько мифологическая - космологическая оппозиция между Миром и Антимиром оставляет вопрос об окончательной симметрии или асимметрии Вселенной эмпирически открытым.

Для начала, самое простое, почти незаметное начало, симметрия абстрагируется почти до такой степени, что теряет смысл, если рассматривать ее только в одном измерении, но это проливает свет.Таким образом: в одном измерении линия X, сегмент A симметричен сегменту B, если A может быть наложен на B, имеет одинаковую длину. Если A и B имеют одинаковое направление, то A можно наложить на B, перемещая его вдоль линии X - следовательно, не выходя из одного измерения, это называется трансляционной симметрией.

Однако, если они имеют противоположные направления, их нельзя переместить вдоль линии, чтобы они совпадали. Для этого A нужно повернуть вокруг - повернуть в двухмерной плоскости, чтобы иметь то же направление, что и B.

Что более важно, случай аналогичен для двумерной фигуры на плоскости. Таким образом, фигуры C и D имеют простую симметрию, потому что их можно сделать так, чтобы они совпадали, перемещаясь по плоскости до тех пор, пока C не окажется на D - трансляционная симметрия}, тогда как фигуры E и F симметричны более сложным образом. Их можно было только заставить совпасть, вращая E слева направо, чтобы он имел то же направление, что и F. Но для этого E нужно было бы поднять из плоскости бумаги и повернуть в трех измерениях.Такое вращение в третьем измерении даст тот же результат, что и отражение в зеркале. Итак, здесь подходящими альтернативами являются зеркальное отражение и реальное вращение. Это называется зеркальной симметрией в двух измерениях или вращательной симметрией в трех измерениях. Фигура, состоящая из двух таких зеркальных частей, считается двусторонне симметричной, это фундаментальная структура почти всех наиболее высокоразвитых форм животной жизни. К этому мы еще вернемся.

Для трехмерных форм случай параллелен, но также настолько существенно отличается, что для его обозначения используется другое слово «диссимметрия».Рассмотрим наиболее знакомые трехмерные объекты - левую и правую руки. У них дразнящая схожесть форм, из-за которой можно подумать, что он мог бы наложить одно на другое, если бы только он их правильно повернул. Попытайся. Конечно, физически невозможно превратить правую руку в левую, кроме как отразив ее в зеркале. Но зеркальные отражения метафизически странны, потому что половина двусторонне-симметричной формы или пары близнецов, созданных таким образом, имеет онтологический статус, отличный от другой половины - это «всего лишь» изображение - нереальное.Вы пытаетесь проникнуть в его пространство, и вас останавливает жесткая вертикальная стена, или вы пробиваете стену и тем самым разрушаете изображение и его пространство. Другой метод, используемый в случае двумерной формы - реальное вращение в другом измерении, здесь исключается из-за отсутствия четвертого пространственного измерения. Это существенное отличие, которое отмечается употреблением слова «диссимметрия». Отсутствие, пожалуй, здесь слишком объективное слово. Возможно, только мы являемся трехмерными существами или используем свой разум трехмерным образом.Каково было бы «превратить» левую руку в правую в четвертом измерении? Быть с концом: результат был бы подобен замене его зеркальным отражением. Да, но можно представить, как фигура E переворачивается: как обстоят дела с левой рукой, когда она частично перевернута в четвертом измерении? Постепенное выворачивание перчаток для левой руки наизнанку дает наводящую на размышления картину процесса и приводит к аналогичным изменениям, но тогда вы получаете перчатку, которая вывернута наизнанку.Но было ужасно представить, что это действительно происходит с твердой рукой. Это может помочь вообразить двумерное вращение, как это будет выглядеть для двухмерных существ, чье зачатие и видение ограничены этой плоскостью. Таким образом, когда E медленно поднимается в третье измерение и вращается, его проекция на плоскость постепенно сжимается внутрь к оси вращения, пока не станет просто линией, совпадающей с осью вращения, а затем постепенно выходит на другую сторону. На диаграмме формы последовательно обозначены цифрами 1,2 и т. Д.

Оксфордский математик по псевдониму Льюис Кэрролл решил эту задачу графически в «Алисе в Зазеркалье». Когда Алиса, желая переместиться в зеркальный мир - мир противоположностей, предвосхищение недавно очерченного Анти-Мира, прижалась к зеркалу, она распласталась на его плоскости, растворившись в двухмерном существе. и появился на другом помощнике в асимметричном зеркальном мире (без сомнения, левша, хотя он и не упомянул об этом).Это не звучит так болезненно, как выворачивание себя наизнанку, но имеет тот же результат. Использование «диссимметричного» , подчеркивает эту нынешнюю невозможность реального физического процесса вращения левостороннего объекта в правосторонний объект, соответствующий зеркальному отражению. (Существует развивающаяся теория физики, которая математически реализует эту возможность и стремится из этого более сложного, действительно четырехмерного пространства, вывести законы и сущности физики. Но это «Работа в процессе»).

Физическая важность этих соотношений привлекла внимание только недавно в результате экспериментов, предложенных двумя американскими китайскими физиками, Янгом и Ли; Зачем считать, что физический мир безразличен к зеркальному (или математическому) отражению? Зачем предполагать, что равенство - равенство правши и левизны должно сохраняться во всех физических проявлениях? Затем, к удивлению физиков, ответили, что в некоторых случаях это не так. В этих экспериментах было исследовано поведение одной из самых тонких фундаментальных частиц, нейтрино, эта частица движется со скоростью света, не имеет массы и имеет угловой момент или собственное вращение вокруг направления своего движения.Это вращение может вращаться по часовой стрелке или против часовой стрелки вокруг направления частицы. Если большой палец указывает в направлении движения, то вращение по часовой стрелке является правосторонним, а движение против часовой стрелки - левосторонним. Затем предполагалось, в соответствии с молчаливым предположением, что природа не отдавала предпочтения левосторонним или правосторонним конфигурациям, что в любой операции по созданию нейтрино будет появляться равное количество левых и правых нейтрино. Однако, к удивлению физиков, были созданы только левосторонние нейтрино.Природа, казалось, показывала предвзятость - в асимметричный баланс физического мира был внесен по существу асимметричный элемент, это вызвало шок, как если бы вы смотрели в зеркало, узнавали свое собственное лицо, но видели, что он одним глазом смотрит на него. слева, но два справа. Озадаченность. Нарушение равновесия также в ментальной сфере. Что делать???

То, что они сделали, пролило свет на то, насколько математическая страсть к симметрии проникает в мышление физиков. Поиск баланса для этой тревожной асимметрии привел к Антимиру.

Но что и где находится Антимир? В ходе высокоскоростных сложных синхротронных экспериментов с элементарными частицами они создают и уничтожают эти элементарные частицы. Но одним из руководящих принципов физической мысли является сохранение числа физических частиц. Итак, предполагалось, надеялись и искали, и до сих пор было обнаружено, что всякий раз, когда создается частица, также создается частица, похожая во всех отношениях, но противоположная по электрическому заряду, своего рода зеркальный двойник.Это называется античастицей. Он действует путем вычитания. То есть: если он встречает частицу, они аннигилируют друг друга (ослепительным высвободившимся излучением - своего рода Либестод). В более сложной ситуации, например, с атомом, он действует путем вычитания одной соответствующей частицы. Эти античастицы - редкие, непостоянные, нестабильные существа в нашем мире, созданные только в лабораторных экспериментах с большой мощностью и ядерных взрывах, но их огромное преобладание составило бы стабильный Анти-Мир.

Теперь было обнаружено, что в то время как нейтрино имеют только левый спин, симметрия восстанавливается в ситуации, если смотреть на антинейтрино, которые имеют правый спин.Словно смотреть в зеркало за редкими обитателями Антимира. Таким образом, наблюдаемое асимметричное поведение нейтрино было объяснено (оправдано?) Тем фактом, что здесь сейчас, в этом мире, в целом существует огромное преобладание частиц над античастицами (Мира над Антимиром). Но поскольку законы физики симметричны относительно частиц и античастиц, нет априорной причины, почему в других частях Вселенной не должно быть подобных концентраций античастиц, составляющих Анти-миры - миры анти-миров. материя с законами, отражающими законы нашего мира, но противоположно заряженными - миры зеркального отображения.Действительно, из соображений симметрии можно более или менее ожидать, что они существуют где-то среди туманностей. Если такой гипотетический Антимир когда-либо встретит Мир, во вспышке идеального вычитания они уничтожат друг друга с высвобождением огромного количества энергии в виде излучения. (Такая аннигилирующая встреча Мира и Антимира была предложена как одно из возможных объяснений почти невероятно огромной радиации, исходящей от недавно обнаруженных квазаров - квазизвездных радиоисточников - которые ставят в тупик астрономов и космологов).Таким образом, начав с геометрических соображений симметрии и асимметрии, мы закончим Апокалипсисом, но, возможно, это естественное направление вещей.

Таким образом, вопрос о предельной симметрии или асимметрии Вселенной был преобразован из предположения в открытый эмпирический вопрос космологии. Таким образом, физика несколько сместилась в сторону форм мышления, воплощенных в биологии, наблюдении за людьми, живописи и мифологии. Они постепенно склонны считать асимметрию более существенной и фундаментальной.

В области биологии самые сложные живые формы двусторонне симметричны - левая сторона является отражением правой. Но в эту симметричную структуру заложены существенные асимметрии. Например, сердце расположено на левой стороне тела, а его внутренняя форма представляет собой асимметричный левосторонний винт. Кишечник асимметрично закручен. И еще больше асимметрий проникает внутрь самой структуры живой ткани - в структуре молекул, составляющих органическое вещество.Молекулы глюкозы, содержащиеся в телах животных, имеют форму правых винтов, в то время как составляющие молекулы фруктозы имеют левую форму. Если их поменять местами, если введена левосторонняя молекула, в которой правая форма является естественной, весь организм погибнет. Таким образом, жизнь зависит от определенных асимметрий. В самом деле, это кажется поэтически правильным - чрезмерное совершенство симметрии кажется антиорганическим, антиживым, холодным, как идеальные снежные кристаллы.

В «Зауберберге» герой медитирует так о снежных кристаллах: «Каждый сам по себе - это был сверхъестественный, антиорганический, отрицающий жизнь характер их всех - каждый из них был абсолютно симметричным, ледяно правильным по форме.Они были слишком регулярными, поскольку субстанция, приспособленная к жизни, никогда не была в такой степени - живое начало содрогалось от этой совершенной точности, считая ее смертельной, самой сущностью смерти ».

Жизнеподобные качества, возникающие из таких асимметрий, встроенных в более широкий порядок отраженной симметрии, могут частично объяснять таинственную силу бронз династии Шан. Эти странные головы животных или драконов имеют косую, почти письменную асимметрию, отражающуюся по центру лица, как в невидимом зеркале, но содержащую удивительную выразительную асимметрию.Когда ожидается асимметричный баланс, асимметричная деталь придает значение. Они действуют как подсказки, затвердевшие и упавшие во времени - как загадочные многозначительные лица - что это значит?

Действительно, иногда человек смотрит в лица людей, пытается прочитать или расшифровать их таким пристальным образом. Внутри в целом симметричного обрамления лица тонкие асимметрии действуют как ключи к характеру или ключ к разгадке личности или к тому, «что скрывается за ним». Совершенно двусторонне симметричное лицо было бы чудовищем пустоты.Асимметрия, заложенная в обычно двухглазых лицах с двумя ноздрями, с которыми можно встретиться, придает им жизнь, смысл и выражение. Профессор Дэвид Мартин в «Британском журнале эстетики» за декабрь 1964 г. осветил и сформулировал эти наблюдения о значении асимметрии на лицах следующим образом: «Часто лица имеют« духовную асимметрию »- одна сторона лица является скорее окном внутренней жизни, выражающим интровертные тенденции, тогда как другая сторона больше является зеркалом социальной жизни и активной борьбы души с внешним миром, экстравертными тенденциями ».

Более того, более всепроникающая, чем эти асимметрии с большей симметрией, в процессе человеческого восприятия присутствует базовая асимметрия, которая придает любому рассматриваемому пространству динамическую асимметрию. Это важно для рисования, потому что холст вначале представляет собой замкнутое пространство, на которое смотрит. Цитата из Fanchon Fröhlich, British Journal of Aesthetics, октябрь 1964 г .: «Естественный путь глаза, который очень прост, взаимодействует с движениями и размещениями внутри картины, создавая бесконечное множество динамических эффектов, даже если это очень простые физические эффекты. Закон, действующий в различных обстоятельствах внешнего мира, производит, а также объясняет множество эффектов.Таким образом, даже с чистым холстом возникают перцепционные напряжения. Любая метка в этой естественной структуре взаимодействует с ней - работает либо с ней, либо против нее, либо переплетается с ней сложным образом, который можно распутать. Это очень ясно можно увидеть, посмотрев на зеркальное изображение известной картины, в которой левое и правое перевернуты, так что данная структура замкнутого пространства инвертируется без изменения миметического значения того, что изображено в случае репрезентативной живописи. .В таком случае, хотя представлена ​​одна и та же сцена, меняется вся динамическая, эмоциональная или психологическая значимость картины.

«Эмпирической основой этой идеи перцептивной структуры замкнутого пространства является серия экспериментов, проведенных художником Уильямом Хейтером и психологом Максом Вертхаймером в Новой школе социальных исследований в Нью-Йорке (эти эксперименты, среди прочего, они обсуждаются в готовящейся к выпуску монографии С.В. Хейтера «Природа, искусство и движение» из серии «Видение и ценность», опубликованной Бразиллером в США.С.А.). В ходе экспериментов, пытаясь выяснить, есть ли какие-либо заметные закономерности в том, как люди видят представленное пространство, Хейтер требовал, чтобы его испытуемые сидели в затемненной комнате и фиксировали свое внимание на точке на линии, проведенной внутри освещенного прямоугольника, в то время как фотографически фиксировались движения глазного яблока. Линии были нарисованы в виде диагоналей от нижней левой части до верхней правой части пространства и в отдельном эксперименте от верхнего левого угла до нижнего правого.(Было бы также интересно наблюдать за реакцией на такие точки на вертикальных линиях, чтобы определить, являются ли движения влево / вправо и вверх / вниз независимыми, но такой эксперимент не проводился). Результаты
этих экспериментов удивляли своей регулярностью. Ибо во всех случаях было обнаружено, что глаз перемещался по линии в направлении от левого нижнего угла к правому верхнему или от левого верхнего угла к нижнему правому углу
и никогда наоборот. —- Таким образом, пространство изображения, активируемое зрением любого зрителя, имеет внутреннюю динамическую структуру, готовую начать диалог с любыми метками, помещенными в него ».При этом асимметрия стала всепроникающим и активно действующим фактором.

Полюс, противоположный математической физике в начале статьи, представлен мифологией. При этом левая и правая функции полностью асимметричны. Их различие воспринимается как качественное, радикальное, глубокое - как соответствующее, или, говоря точнее, но более загадочно, как некое воплощение, проявляющееся в пространстве - различие между добром и злом. Такое различие повторяется в мифологиях, религиях и магических практиках различных культур.Крайним примером мифологического значения асимметрии является Страшный суд. В Евангелии от Матфея сказано: «И поставит овец по правую руку Свою, а козлов по левую. Тогда скажет им Царь по правую руку Свою. Придите, благословенные Отцом Моим, наследуйте Царство, уготованное вам от основания мира - Тогда Он скажет и им по левую руку: отойдите от Меня, проклятые, в огонь вечный, уготованный дьяволу и его ангелы ».

Здесь, как и в случае возможности уничтожающей встречи Мира и Антимира, встреча асимметричных противоположностей приводит к Апокалипсису. Таким образом, наука в космологии приближается к мифологии в космологии. Возможно, существует какая-то глубокая внутренняя связь.

примеров асимметричных и симметричных молекул | Education

Симметричная молекула - это молекула, внешний вид которой не меняется, если вы повернете ее вокруг оси симметрии; исходное и повернутое состояния неотличимы друг от друга.Напротив, асимметричная молекула не имеет оси симметрии; вы можете сказать, был ли он повернут. Симметрия и асимметрия - важные свойства, которые влияют на то, как молекулы реагируют на световые волны, образуют связи и действуют биологически.

Двуокись углерода

Двуокись углерода - это простая симметричная молекула, в которой атомы расположены по прямой линии - атом углерода расположен посередине с атомами кислорода на каждом конце. Из-за этой симметрии CO2 в атмосфере пропускает входящий солнечный свет, но блокирует инфракрасное излучение, исходящее от теплой земли и океанов, что приводит к парниковому эффекту, который способствует явлению глобального потепления.

Сукралоза

Многие типы молекул сахара имеют две почти идентичные формы, называемые левосторонними и правосторонними. Число атомов и другие характеристики одинаковы, но две молекулы являются асимметричным зеркальным отображением друг друга, как и ваши руки. В далеком прошлом живые существа эволюционировали, чтобы питаться определенными типами сахаров. Сукралоза, искусственный подсластитель, представляет собой левостороннюю асимметричную молекулу, которая имеет сладкий вкус, но дает очень мало калорий; метаболизм человека не «распознает» его как сахар.По этой причине диабетики и другие люди, которым необходимо ограничить потребление сахара, могут использовать сукралозу в качестве подсластителя.

Метан

Метан - симметричная молекула, состоящая из четырех атомов водорода, окружающих центральный атом углерода; в качестве топлива он называется «природный газ». На Земле большая часть метана поступает из органических веществ, будь то коровы, термиты или гниющие растения.

Диссимметрия в композиции это: 7 СИММЕТРИЯ И ДИСИММЕТРИЯ в композиции-Энциклопедия

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Пролистать наверх