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 scansiona le lunghezze d’onda dal rosso all’ultravioletto. I chimici utilizzano uno spettro di assorbimento per identificare composti organici e metalli di transizione sconosciuti. Gli spettri di assorbimento vengono utilizzati 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 (da 1.5 x 10-5 a 2.8 x 10-5 pollici). Perché 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 di metalli di transizione e legami organici coniugati, come si verificano nei doppi e tripli legami carbonio-carbonio.
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 nuovamente rilasciata rapidamente. I metalli di transizione appaiono al centro della tavola periodica.
Le molecole organiche coniugate sono spesso costituite da una serie di coppie doppio legame-legame singolo in una lunga catena. Il licopene, con 12 doppie coppie singole, è il pigmento rosso dei pomodori, e il beta-carotene, con 11 paia, 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 quantistico di energia da parte di altre parti della molecola. Gli spettri sono sufficientemente caratteristici per essere utilizzati per l’identificazione qualitativa dei composti. I laboratori organici hanno libri di riferimento sugli spettri di assorbimento.
Gli strumenti di assorbimento atomico a fiamma misurano la concentrazione di soluzioni metalliche vaporizzando lo ione metallico. Liberando il campione da altri componenti, gli atomi di metallo saranno nel loro stato fondamentale. Quando il gas metallico è esposto alla luce, verrà registrata una risposta netta poiché un elettrone esterno assorbe energia di una particolare lunghezza d’onda. Con questa tecnica è possibile l’analisi quantitativa dei metalli.
I biologi utilizzano uno studio dello spettro di assorbimento per identificare le lunghezze d’onda assorbite nel processo fotosintetico. Correlando l’output fotosintetico con la lunghezza d’onda e uno spettro di assorbimento noto per ciascun pigmento vegetale, è possibile esaminare l’attività di ciascun pigmento. Tecniche simili sono utilizzate per altre reazioni indotte dalla luce.