Vad är ett absorptionsspektrum?
Ett absorptionsspektrum erhålls genom att ett prov av en ren förening utsätts för ljus. Mängden energi som tas upp av molekylerna i provet planeras när ett spektroskop skannar våglängderna från rött till ultraviolett. Kemister använder ett absorptionsspektrum för att identifiera okända organiska och övergångsmetallföreningar. Absorptionsspektra används av biologer för att relatera våglängderna för ljus som absorberats under fotosyntesen till olika växtpigment.
Synligt ljus, eller ljus som kan detekteras av det mänskliga ögat, sträcker sig i våglängd från cirka 400 till 700 nm (1,5 x 10-5 till 2,8 x 10 -5 tum). För att ett objekt ska vara färgat måste det ta upp energi i detta band. Atomstrukturerna som gör det kallas kromoforer och är av två huvudtyper: övergångsmetalljoner och konjugerade organiska bindningar, som förekommer i dubbla och tredubbla kol-kol-bindningar.
Den energi som absorberas av övergångsmetallerna är relaterad till kvantenergihoppet när en yttre skalelektron förstärks till ett mer energiskt kretslopp. Dessa upphetsade tillstånd är inte stabila och energin frigörs snabbt igen. Övergångsmetaller visas i mitten av det periodiska systemet.
Konjugerade organiska molekyler består ofta av en serie av dubbelbindning-enstaka bindningspar i en lång kedja. Lycopen, med 12 dubbla enkelpar, är det röda pigmentet av tomater, och betakaroten, med 11 par, är det orange pigmentet av morötter. Molekylerna absorberar energin från fotoner med en enda våglängd över molekylens längd.
Ett absorptionsspektrum uppvisar breda svar snarare än de enda vassa topparna som skulle förväntas från absorptionen av enstaka våglängder av ljus. Detta beror på den icke-kvanta absorptionen av energi från andra delar av molekylen. Spektra är tillräckligt karakteristiska för att användas för kvalitativ identifiering av föreningar. Organiska laboratorier har referensböcker med absorptionsspektra.
Atomabsorptionsinstrument för flamma mäter koncentrationen av metalllösningar genom förångning av metalljonen. Genom att befria provet av andra komponenter kommer metallatomerna att vara i deras marktillstånd. När metallgas utsätts för ljus registreras ett skarpt svar när en yttre skalelektron absorberar energi med en viss våglängd. Kvantitativ analys av metaller är möjlig med denna teknik.
Biologer använder en absorptionsspektrumstudie för att identifiera våglängderna som absorberas i den fotosyntetiska processen. Genom att korrelera fotosyntetisk produktion med våglängd och ett känt absorptionsspektrum för varje växtpigment kan aktiviteten för varje pigment undersökas. Liknande tekniker används för andra ljusinducerade reaktioner.