Hvad er et absorptionsspektrum?
Et absorptionsspektrum opnås ved at udsætte en prøve af en ren forbindelse for lys. Mængden af energi, der optages af molekylerne i prøven, er afbildet, da et spektroskop scanner bølgelængderne fra rød til ultraviolet. Kemikere bruger et absorptionsspektrum til at identificere ukendte organiske forbindelser og overgangsmetalforbindelser. Absorptionsspektre bruges af biologer til at relatere bølgelængderne af lys absorberet under fotosyntesen til forskellige plantepigmenter.
Synligt lys, eller lys, der kan detekteres af det menneskelige øje, varierer i bølgelængde fra ca. 400 til 700 nm (1,5 x 10-5 til 2,8 x 10-5 tommer). For at et objekt skal se farvet ud, skal det absorbere energi i dette bånd. Atomstrukturer, der gør det, kaldes kromoforer og er af to hovedtyper: overgangsmetalioner og konjugerede organiske bindinger, som forekommer i dobbelt- og tredobbelt carbon-carbonbindinger.
Den energi, der absorberes af overgangsmetallerne, er relateret til det kvanteenergi-spring, når en ydre skalelektron styrkes til et mere energisk kredsløb. Disse ophidsede tilstande er ikke stabile, og energien frigøres hurtigt igen. Overgangsmetaller vises midt i den periodiske tabel.
Konjugerede organiske molekyler består ofte af en række dobbeltbinding-enkeltbindingspar i en lang kæde. Lycopen med 12 dobbelt-enkle par er det røde pigment af tomater, og beta-karoten med 11 par er det orange pigment af gulerødder. Molekylerne optager energien fra fotoner med en enkelt bølgelængde over molekylets længde.
Et absorptionsspektrum udviser brede responser snarere end de enkelte skarpe toppe, som man kunne forvente af absorptionen af enkelt bølgelængder af lys. Dette skyldes den ikke-kvanteoptagelse af energi fra andre dele af molekylet. Spektrene er karakteristiske nok til at blive brugt til kvalitativ identifikation af forbindelser. Organiske laboratorier har referencebøger med absorptionsspektre.
Flamme atomabsorptionsinstrumenter måler koncentrationen af metalopløsninger ved at fordampe metalionen. Ved at befri prøven af andre komponenter vil metalatomerne være i deres jordtilstand. Når metalgassen udsættes for lys, registreres en skarp respons, da en ydre skalelektron absorberer energi med en bestemt bølgelængde. Kvantitativ analyse af metaller er mulig med denne teknik.
Biologer bruger et absorptionsspektrumsstudie til at identificere bølgelængderne, der er absorberet i den fotosyntetiske proces. Ved at korrelere fotosyntetisk output med bølgelængde og et kendt absorptionsspektrum for hvert plantepigment kan aktiviteten af hvert pigment undersøges. Tilsvarende teknikker anvendes til andre lysinducerede reaktioner.