Hva er et absorpsjonsspektrum?

Et absorpsjonsspektrum oppnås ved å eksponere en prøve av en ren forbindelse for lys. Mengden energi tatt opp av molekylene i prøven er plottet når et spektroskop skanner bølgelengdene fra rødt til ultrafiolett. Kjemikere bruker et absorpsjonsspekter for å identifisere ukjente organiske forbindelser og overgangsmetallforbindelser. Absorpsjonsspektre brukes av biologer for å relatere bølgelengdene til lys absorbert under fotosyntesen til forskjellige plantepigmenter.

Synlig lys, eller lys som kan oppdages av det menneskelige øyet, varierer i bølgelengde fra omtrent 400 til 700 nm (1,5 x ^10-5 til 2,8 x 10 ^-5 tommer). For at et objekt skal virke farget, må det absorbere energi i dette båndet. Atomstrukturene som gjør det kalles kromoforer og er av to hovedtyper: overgangsmetallioner og konjugerte organiske bindinger, slik som forekommer i doble og tredobbelte karbon-karbonbindinger.

Energien som absorberes av overgangsmetallene er relatert til kvanteenergihoppet når et ytre skallelektron styrkes til et mer energisk banebane. Disse begeistrede tilstandene er ikke stabile, og energien blir raskt frigjort igjen. Overgangsmetaller vises midt i det periodiske systemet.

Konjugerte organiske molekyler består ofte av en serie med dobbeltbinding-enkeltbindingspar i en lang kjede. Lykopen, med 12 dobbel-enkle par, er det røde pigmentet av tomater, og betakaroten, med 11 par, er det oransje pigmentet av gulrøtter. Molekylene tar opp energien til fotoner med en enkelt bølgelengde over molekylets lengde.

Et absorpsjonsspekter utviser brede responser snarere enn de enkle skarpe toppene som man kunne forvente av absorpsjonen av enkelt bølgelengder av lys. Dette skyldes den ikke-kvanteopptaket av energi fra andre deler av molekylet. Spektrene er karakteristiske nok til å bli brukt for kvalitativ identifisering av forbindelser. Organiske laboratorier har oppslagsverk over absorpsjonsspektre.

Instrumenter for absorpsjon av flamme måler konsentrasjonen av metallløsninger ved å fordampe metallionet. Ved å befri prøven av andre komponenter, vil metallatomene være i deres grunntilstand. Når metallgassen blir utsatt for lys, vil en skarp respons bli registrert når et ytre skallelektron absorberer energi med en bestemt bølgelengde. Kvantitativ analyse av metaller er mulig med denne teknikken.

Biologer bruker en absorpsjonsspektrumstudie for å identifisere bølgelengdene som er absorbert i den fotosyntetiske prosessen. Ved å korrelere fotosyntetisk produksjon med bølgelengde og et kjent absorpsjonsspektrum for hvert plantepigment, kan aktiviteten til hvert pigment undersøkes. Tilsvarende teknikker brukes for andre lysinduserte reaksjoner.