Che cos'è uno spettro di assorbimento?
Uno spettro di assorbimento si ottiene esponendo alla luce un campione di un composto puro. La quantità di energia assorbita dalle molecole nel campione viene tracciata mentre uno spettroscopio analizza le lunghezze d'onda dal rosso all'ultravioletto. I chimici usano uno spettro di assorbimento per identificare composti organici e di metalli di transizione sconosciuti. Gli spettri di assorbimento sono usati dai biologi per mettere in relazione le lunghezze d'onda della luce assorbita durante la fotosintesi con vari pigmenti vegetali.
La luce visibile, o luce che può essere rilevata dall'occhio umano, varia in lunghezza d'onda da circa 400 a 700 nm (1,5 x 10 -5 a 2,8 x 10 -5 pollici). Affinché un oggetto appaia colorato, deve assorbire energia all'interno di questa banda. Le strutture atomiche che lo fanno sono chiamate cromofori e sono di due tipi principali: ioni metallo-transizione e legami organici coniugati, come quelli che si verificano nei legami carbonio-carbonio doppio e triplo.
L'energia assorbita dai metalli di transizione è correlata al salto di energia quantistica quando un elettrone del guscio esterno viene potenziato in un orbitale più energetico. Questi stati eccitati non sono stabili e l'energia viene rapidamente rilasciata di nuovo. I metalli di transizione appaiono al centro della tavola periodica.
Le molecole organiche coniugate sono spesso costituite da una serie di coppie di legame doppio-legame singolo in una lunga catena. Il licopene, con 12 coppie doppie singole, è il pigmento rosso dei pomodori e il beta-carotene, con 11 coppie, è il pigmento arancione delle carote. Le molecole assorbono l'energia dei fotoni di una singola lunghezza d'onda per tutta la lunghezza della molecola.
Uno spettro di assorbimento mostra ampie risposte piuttosto che i singoli picchi acuti che ci si aspetterebbe dall'assorbimento di singole lunghezze d'onda della luce. Ciò è dovuto all'assorbimento non quantico di energia da parte di altre parti della molecola. Gli spettri sono abbastanza caratteristici da essere utilizzati per l'identificazione qualitativa dei composti. I laboratori biologici hanno libri di riferimento di spettri di assorbimento.
Gli strumenti di assorbimento atomico a fiamma misurano la concentrazione di soluzioni metalliche vaporizzando lo ione metallico. Liberando il campione di altri componenti, gli atomi di metallo saranno allo stato fondamentale. Quando il gas metallico viene esposto alla luce, verrà registrata una risposta nitida quando un elettrone esterno shell assorbe energia di una particolare lunghezza d'onda. Con questa tecnica è possibile l'analisi quantitativa dei metalli.
I biologi usano uno studio sullo spettro di assorbimento per identificare le lunghezze d'onda assorbite nel processo fotosintetico. Correlando la produzione fotosintetica con la lunghezza d'onda e uno spettro di assorbimento noto per ciascun pigmento di pianta, è possibile esaminare l'attività di ciascun pigmento. Tecniche simili sono utilizzate per altre reazioni indotte dalla luce.