吸収スペクトルとは？

吸収スペクトルは、純粋な化合物のサンプルに光を当てることで得られます。 分光器が赤から紫外線までの波長をスキャンするときに、サンプル内の分子が吸収するエネルギーの量がプロットされます。 化学者は吸収スペクトルを使用して、未知の有機化合物および遷移金属化合物を特定します。 生物学者は、吸収スペクトルを使用して、光合成中に吸収される光の波長をさまざまな植物色素に関連付けます。

可視光、または人間の目で検出できる光は、波長が約400〜700 nm（1.5 x 10 ^-5〜2.8 x 10 ^-5インチ）の範囲です。 オブジェクトが色付きで表示されるためには、この帯域内のエネルギーを吸収する必要があります。 これを行う原子構造は発色団と呼ばれ、2つの主なタイプがあります：遷移金属イオンと、二重および三重の炭素-炭素結合で生じる共役有機結合です。

遷移金属によって吸収されるエネルギーは、外殻電子がよりエネルギーの高い軌道にブーストされる際の量子エネルギーのジャンプに関連しています。 これらの励起状態は安定しておらず、エネルギーはすぐに再び放出されます。 遷移金属は、周期表の中央に表示されます。

共役有機分子は、多くの場合、長鎖の一連の二重結合と単結合のペアで構成されます。 12のダブルシングルペアのリコピンはトマトの赤色色素であり、11ペアのベータカロチンはニンジンのオレンジ色素です。 分子は、分子の長さにわたって単一波長の光子のエネルギーを吸収します。

吸収スペクトルは、単一波長の光の吸収から予想される単一の鋭いピークではなく、幅広い応答を示します。 これは、分子の他の部分によるエネルギーの非量子吸収によるものです。 スペクトルは、化合物の定性的同定に使用するのに十分特徴的です。 有機ラボには、吸収スペクトルの参考書があります。

フレーム原子吸光装置は、金属イオンを蒸発させて金属溶液の濃度を測定します。 他の成分のサンプルを取り除くことにより、金属原子は基底状態になります。 金属ガスが光にさらされると、外殻電子が特定の波長のエネルギーを吸収するため、鋭い反応が記録されます。 この手法では、金属の定量分析が可能です。

生物学者は、吸収スペクトル研究を使用して、光合成プロセスで吸収される波長を特定します。 光合成出力を波長および各植物色素の既知の吸収スペクトルと相関させることにより、各色素の活性を調べることができます。 他の光誘起反応にも同様の手法が使用されます。