Un spectre d’absorption est obtenu en exposant un échantillon d’un composé pur à la lumière. La quantité d’énergie absorbée par les molécules dans l’échantillon est tracée comme un spectroscope balaie les longueurs d’onde du rouge à l’ultraviolet. Les chimistes utilisent un spectre d’absorption pour identifier des composés organiques et des métaux de transition inconnus. Les spectres d’absorption sont utilisés par les biologistes pour relier les longueurs d’onde de la lumière absorbée pendant la photosynthèse à divers pigments végétaux.
La lumière visible, ou la lumière qui peut être détectée par l’œil humain, a une longueur d’onde d’environ 400 à 700 nm (1.5 x 10-5 à 2.8 x 10-5 pouces). Pour qu’un objet apparaisse coloré, il doit absorber de l’énergie dans cette bande. Les structures atomiques qui le font sont appelées chromophores et sont de deux types principaux : les ions de métaux de transition et les liaisons organiques conjuguées, comme celles qui se produisent dans les doubles et triples liaisons carbone-carbone.
L’énergie absorbée par les métaux de transition est liée au saut d’énergie quantique lorsqu’un électron de la couche externe est propulsé dans une orbitale plus énergétique. Ces états excités ne sont pas stables et l’énergie est rapidement libérée à nouveau. Les métaux de transition apparaissent au milieu du tableau périodique.
Les molécules organiques conjuguées consistent souvent en une série de paires de liaisons doubles-simples dans une longue chaîne. Le lycopène, avec 12 paires doubles-simples, est le pigment rouge des tomates, et le bêta-carotène, avec 11 paires, est le pigment orange des carottes. Les molécules absorbent l’énergie des photons d’une seule longueur d’onde sur la longueur de la molécule.
Un spectre d’absorption présente des réponses larges plutôt que les pics aigus uniques qui seraient attendus de l’absorption de longueurs d’onde uniques de la lumière. Cela est dû à l’absorption non quantique d’énergie par d’autres parties de la molécule. Les spectres sont suffisamment caractéristiques pour être utilisés pour l’identification qualitative des composés. Les laboratoires organiques ont des livres de référence sur les spectres d’absorption.
Les instruments d’absorption atomique à flamme mesurent la concentration des solutions métalliques en vaporisant l’ion métallique. En débarrassant l’échantillon des autres composants, les atomes métalliques seront dans leur état fondamental. Lorsque le gaz métallique est exposé à la lumière, une réponse nette sera enregistrée car un électron de la couche externe absorbe l’énergie d’une longueur d’onde particulière. L’analyse quantitative des métaux est possible avec cette technique.
Les biologistes utilisent une étude du spectre d’absorption pour identifier les longueurs d’onde absorbées dans le processus photosynthétique. En corrélant la sortie photosynthétique avec la longueur d’onde et un spectre d’absorption connu pour chaque pigment végétal, l’activité de chaque pigment peut être examinée. Des techniques similaires sont utilisées pour d’autres réactions induites par la lumière.