Qu'est-ce qu'un spectre d'absorption?
Un spectre d'absorption est obtenu en exposant un échantillon d'un composé pur à la lumière. La quantité d'énergie absorbée par les molécules de l'échantillon est tracée lorsqu'un spectroscope analyse les longueurs d'onde du rouge à l'ultraviolet. Les chimistes utilisent un spectre d'absorption pour identifier des composés organiques et des métaux de transition inconnus. Les biologistes utilisent les spectres d'absorption pour établir une relation entre les longueurs d'onde de la lumière absorbée pendant la photosynthèse et divers pigments de plantes.
La lumière visible, ou la lumière pouvant être détectée par l'œil humain, a une longueur d'onde comprise entre environ 400 et 700 nm (1,5 x 10 -5 et 2,8 x 10 -5 pouces). Pour qu'un objet apparaisse coloré, il doit absorber de l'énergie au sein de cette bande. Les structures atomiques ainsi appelées chromophores sont de deux types principaux: les ions de métaux de transition et les liaisons organiques conjuguées, telles qu’elles se présentent dans les doubles et les triples liaisons carbone-carbone.
L'énergie absorbée par les métaux de transition est liée au saut d'énergie quantique lorsqu'un électron de la couche externe est boosté dans une orbitale plus énergétique. Ces états excités ne sont pas stables et l'énergie est rapidement libérée. Les métaux de transition apparaissent au milieu du tableau périodique.
Les molécules organiques conjuguées consistent souvent en une série de paires double liaison / liaison simple dans une longue chaîne. Le lycopène, avec 12 paires doubles simples, est le pigment rouge des tomates et le bêta-carotène, avec 11 paires, est le pigment orange des carottes. Les molécules absorbent l'énergie des photons d'une seule longueur d'onde sur la longueur de la molécule.
Un spectre d'absorption présente des réponses larges plutôt que les pics nets uniques que l'on pourrait attendre de l'absorption de longueurs d'onde uniques de la lumière. Cela est dû à l'absorption non quantique d'énergie par d'autres parties de la molécule. Les spectres sont suffisamment caractéristiques pour être utilisés pour l'identification qualitative de composés. Les laboratoires organiques ont des livres de référence de spectres d'absorption
Les instruments d'absorption atomique dans la flamme mesurent la concentration de solutions métalliques en vaporisant l'ion métallique. En débarrassant l'échantillon d'autres composants, les atomes de métal seront dans leur état fondamental. Lorsque le gaz métallique est exposé à la lumière, une réponse nette est enregistrée lorsqu'un électron de la coque externe absorbe de l'énergie d'une longueur d'onde particulière. L'analyse quantitative des métaux est possible avec cette technique.
Les biologistes utilisent une étude du spectre d'absorption pour identifier les longueurs d'onde absorbées par le processus photosynthétique. En corrélant la sortie photosynthétique avec la longueur d'onde et un spectre d'absorption connu pour chaque pigment végétal, l'activité de chaque pigment peut être examinée. Des techniques similaires sont utilisées pour d'autres réactions induites par la lumière.