幾乎沒有什麼能區分的孿生體
到現在，你已經能認出一個手性中心，並畫出一對對映體——彼此不能重疊的鏡像。麻煩之處就在這裡：把它們稱重、煮沸、熔化，測它們的密度或在水中的溶解度，每一個數字都完全一樣。兩個對映體擁有相同的鍵、相同的能量、相同的一切——一切能被對稱儀器感知到的東西。在一個尋常的、對鏡像視而不見的世界裡，它們根本無法分辨。
那麼化學家當初是怎麼知道有兩個的呢？答案是：你必須用某種本身就具有手性的東西去探測一個手性分子——一隻左手，只有當它遇到另一隻手、而不是一堵平牆時，才會感覺到與右手的不同。最早的這種探針，遠在任何人能畫出四面體碳之前就被發現了，那就是一束只沿單一方向振動的光。這一個小把戲，就是本篇要講的全部內容，而這個性質就叫旋光性。
偏振光，以及它感受到的扭轉
普通光是一大群同時朝各個方向振動的波。讓它穿過一片偏振濾光片——就是好太陽眼鏡裡用的那種材料——只有沿單一平面振動的波能存活下來。出來的就是[[plane-polarized-light|平面偏振光]]：一束整齊的、（比方說）只上下擺動、不朝任何其他方向擺動的光。想像你把一根繩子穿過柵欄上一道豎直的縫去抖動；只有上下方向的波能穿過去。
現在讓這束偏振光穿過一根試管，管裡是單一對映體溶解在無色液體中的溶液。這些分子與光的某一個圓偏振分量的相互作用，比與另一個稍稍強那麼一點點，淨效果就是振動平面出來時被轉過了某個角度。這個分子真的把光的振動平面扭轉了。一種對稱的（非手性的）物質卻什麼都不會做——它的鏡像就是它自己，所以它沒有任何手性可以去抓住這束光。
它往哪個方向扭？這取決於手性。一個把振動平面向順時針方向（當你迎著光源往回看時）轉的分子，叫[[dextrorotatory-levorotatory|右旋的]]，記作 (+) 或 d。把它向逆時針方向轉的，叫左旋的，記作 (-) 或 l。這裡有一個乾淨而漂亮的事實：一對對映體把振動平面轉過的角度大小完全相同，方向卻相反。一個轉 +13.5，它的鏡像孿生體轉 -13.5。光感受到了這個差別，儘管任何天平或溫度計都永遠感受不到。
比旋光度：把一個讀數變成指紋
旋光儀報出的原始角度還不是分子的性質——它取決於光遇到了多少樣品。讓光程裡塞進更多分子，無論是提高濃度還是用更長的試管，觀測到的扭轉都會成比例地增大。要得到一個屬於物質本身的數，你就把這兩個因素除掉。結果就是[[specific-rotation|比旋光度]]，一個真正的材料常數，你可以像查沸點一樣查到它。
[alpha] = alpha_observed / (l * c) alpha_observed = measured angle, degrees l = path length, decimetres (dm) c = concentration, g/mL Reported as [alpha]_D^20 (D = sodium light, 20 = degrees C)
由於旋光還會隨光的顏色和溫度漂移，化學家也把它們都釘死——那個小小的 D 表示黃色的鈉譜線，上標 20 表示 20 攝氏度。把這些都註明，比旋光度就成了一個可重複的指紋。比如，普通的食用蔗糖比旋光度約為 +66；胺基酸丙胺酸的一個對映體讀數接近 +14，而它的鏡像讀數接近 -14。大小相同、符號相反——恰如對映體必然的表現。
外消旋混合物：兩個相互抵消的聲音
現在把這兩個對映體按完全相等的量混合——一份各佔一半的混合物。這就是[[racemic-mixture|外消旋混合物]]（常寫成 (±) 樣品，或加前綴 rac- 或 dl-）。讓偏振光穿過它，指針紋絲不動：讀數為零。這個混合物是沒有旋光性的，儘管其中每一個分子都是手性的、都在忙著扭轉光線。
這種沉默的機理純粹是相互抵消。每有一個分子把平面轉 +13.5，就有一個鏡像孿生分子把它轉 -13.5，兩份貢獻加起來等於零——就像一屋子人都在低聲說話，一半人用同樣的力氣說「左」，一半人說「右」，於是整群人合起來什麼也沒說出來。這就是那個關鍵而誠實的要點：讀數為零並不意味著樣品是非手性的。它同樣可能是一種強烈旋光的手性化合物的外消旋體。沒有旋光性有兩個截然不同的原因——要麼沒有手性，要麼兩種手性恰好平衡。
為什麼重要，以及怎樣把這對孿生體拆開
如果對映體如此相同，何必這麼計較？因為一旦一個手性分子遇上另一個手性環境，魔咒就破了——而你的身體完全由單一手性的分子構成。酶的口袋是一隻右手手套；一個對映體能滑進去並起作用，它的鏡像孿生體卻塞不進去，正如你的左手卡在右手手套裡。這正是藥物的一個鏡像能治病，而它的孿生體卻毫無作用甚至有害的深層原因，也是為什麼一個對旋光儀「沉默」的外消旋體，對一個活細胞卻可能既喧鬧又危險。
所以我們常常需要把一個外消旋體分離成純淨的對映體——這個過程叫[[resolution-of-enantiomers|拆分]]。但你不能直接用蒸餾或結晶，因為這兩個的物理性質完全相同；普通的分離手段沒有任何可以抓住的把柄。經典的妙招，由巴斯德發明、至今精神猶存，是從外部借來手性：讓外消旋體與另一種手性分子的單一純對映體（一種「拆分劑」）反應。
- 從一個外消旋體出發：你的目標物的 (R)- 與 (S)- 各佔一半，照原樣無法分離。
- 讓兩者都與拆分劑的一個純對映體反應，比如 (R)-胺。現在你得到 (R)(R) 和 (S)(R) 兩種產物。它們彼此並不是鏡像——它們是非對映體。
- 非對映體的物理性質不同——溶解度和熔點都不同——所以現在用普通的結晶或色譜就能把它們分開。把它們收集到不同的瓶子裡。
- 最後把與拆分劑的連接拆開，並把拆分劑回收。你就得到了那兩個原本的對映體，如今分裝在不同的容器裡——拆分完成。
整套策略都依賴於你上一篇遇到的一個想法：一旦你接上一塊固定的、單一手性的部件，一對對映體就變成了一對非對映體，而非對映體在化學家能加以利用的那些性質上確實不同。現代實驗室更常把外消旋體倒過一根裝有手性材料的色譜柱，這種材料對一個對映體的「黏附」比對另一個稍久一點——但原理完全一樣：要區分這對孿生體，就引入一隻手。