Co to jest spektrum absorpcji?

Widmo absorpcyjne uzyskuje się przez wystawienie próbki czystego związku na działanie światła. Ilość energii pobranej przez cząsteczki w próbce jest wykreślana, gdy spektroskop skanuje długości fal od czerwonego do ultrafioletowego. Chemicy wykorzystują spektrum absorpcji do identyfikacji nieznanych związków organicznych i metali przejściowych. Widma absorpcyjne są wykorzystywane przez biologów do powiązania długości fal światła absorbowanego podczas fotosyntezy z różnymi pigmentami roślinnymi.

Światło widzialne lub światło, które może być wykryte przez ludzkie oko, ma zakres długości fali od około 400 do 700 nm (1,5 x ^10–5 do 2,8 x ^10–5 cali). Aby obiekt wyglądał na kolorowy, musi pochłaniać energię w tym paśmie. Struktury atomowe, które to robią, nazywane są chromoforami i są dwojakiego rodzaju: jony metali przejściowych i sprzężone wiązania organiczne, takie jak występują w podwójnych i potrójnych wiązaniach węgiel-węgiel.

Energia pochłonięta przez metale przejściowe jest związana z skokiem energii kwantowej, gdy elektron zewnętrznej powłoki zostaje podniesiony na bardziej energetyczny orbital. Te podekscytowane stany nie są stabilne, a energia jest szybko uwalniana ponownie. Metale przejściowe pojawiają się na środku układu okresowego.

Sprzężone cząsteczki organiczne często składają się z szeregu podwójnych par wiązanie-pojedyncze wiązanie w długim łańcuchu. Likopen, zawierający 12 podwójnie pojedynczych par, jest czerwonym pigmentem pomidorów, a beta-karoten, zawierający 11 par, jest pomarańczowym pigmentem marchwi. Cząsteczki absorbują energię fotonów o pojedynczej długości fali na całej długości cząsteczki.

Widmo absorpcyjne wykazuje szerokie odpowiedzi zamiast pojedynczych ostrych pików, których można oczekiwać od absorpcji pojedynczych długości fali światła. Wynika to z nie kwantowej absorpcji energii przez inne części cząsteczki. Widma są na tyle charakterystyczne, że można je wykorzystać do jakościowej identyfikacji związków. Laboratoria organiczne dysponują książkami referencyjnymi dotyczącymi widm absorpcyjnych.

Przyrządy do absorpcji atomowej płomienia mierzą stężenie roztworów metali przez odparowanie jonu metalu. Po usunięciu próbki innych składników atomy metalu będą w stanie podstawowym. Gdy metalowy gaz zostanie wystawiony na działanie światła, zostanie zarejestrowana ostra reakcja, gdy elektron powłoki zewnętrznej absorbuje energię o określonej długości fali. Za pomocą tej techniki możliwa jest analiza ilościowa metali.

Biolodzy wykorzystują badanie spektrum absorpcji do identyfikacji długości fal pochłoniętych w procesie fotosyntezy. Poprzez skorelowanie wydajności fotosyntezy z długością fali i znanym spektrum absorpcji dla każdego pigmentu roślinnego, można zbadać aktywność każdego pigmentu. Podobne techniki stosuje się w przypadku innych reakcji wywołanych światłem.