¿Qué es un espectro de absorción?

Se obtiene un espectro de absorción exponiendo una muestra de un compuesto puro a la luz. La cantidad de energía absorbida por las moléculas en la muestra se representa gráficamente a medida que un espectroscopio escanea las longitudes de onda de rojo a ultravioleta. Los químicos usan un espectro de absorción para identificar compuestos orgánicos y de metales de transición desconocidos. Los biólogos utilizan los espectros de absorción para relacionar las longitudes de onda de la luz absorbida durante la fotosíntesis con varios pigmentos vegetales.

La luz visible, o la luz que puede ser detectada por el ojo humano, varía en longitud de onda de aproximadamente 400 a 700 nm (1.5 x ^10-5 a 2.8 x ^10-5 pulgadas). Para que un objeto parezca coloreado, debe absorber energía dentro de esta banda. Las estructuras atómicas que lo hacen se denominan cromóforos y son de dos tipos principales: iones de metales de transición y enlaces orgánicos conjugados, como ocurre en los enlaces carbono-carbono dobles y triples.

La energía absorbida por los metales de transición está relacionada con el salto de energía cuántica a medida que un electrón de capa externa se impulsa hacia un orbital más enérgico. Estos estados excitados no son estables y la energía se libera rápidamente nuevamente. Los metales de transición aparecen en el medio de la tabla periódica.

Las moléculas orgánicas conjugadas a menudo consisten en una serie de pares de enlaces dobles y enlaces simples en una cadena larga. El licopeno, con 12 pares dobles individuales, es el pigmento rojo de los tomates, y el betacaroteno, con 11 pares, es el pigmento naranja de las zanahorias. Las moléculas absorben la energía de los fotones de una sola longitud de onda a lo largo de la molécula.

Un espectro de absorción exhibe respuestas amplias en lugar de los picos agudos únicos que se esperarían de la absorción de longitudes de onda únicas de luz. Esto se debe a la absorción no cuántica de energía por otras partes de la molécula. Los espectros son lo suficientemente característicos como para ser utilizados para la identificación cualitativa de compuestos. Los laboratorios orgánicos tienen libros de referencia de espectros de absorción.

Los instrumentos de absorción atómica de llama miden la concentración de soluciones metálicas al vaporizar el ion metálico. Al eliminar la muestra de otros componentes, los átomos metálicos estarán en su estado fundamental. Cuando el gas metálico se expone a la luz, se registrará una respuesta aguda a medida que un electrón de capa externa absorbe energía de una longitud de onda particular. El análisis cuantitativo de metales es posible con esta técnica.

Los biólogos usan un estudio del espectro de absorción para identificar las longitudes de onda absorbidas en el proceso fotosintético. Al correlacionar la producción fotosintética con la longitud de onda y un espectro de absorción conocido para cada pigmento vegetal, se puede examinar la actividad de cada pigmento. Se utilizan técnicas similares para otras reacciones inducidas por la luz.