共役系の紫外可視分光法

電磁スペクトルの紫外可視領域は200〜800nmに及びます。

共役π系を持つ有機化合物は、この領域で強く吸収され、電子遷移を引き起こします。

1,3-ブタジエンには4つのπ分子軌道があることを思い出してください。HOMOは2つの電子が占めるπ結合性軌道で、LUMOは空のπ*反結合性軌道です。

217nmの紫外線を吸収すると、HOMOからLUMOへの電子が1個進み、π → π*遷移が起こります。

吸収強度と波長の関係をプロットすると、1,3-ブタジエンの紫外可視吸収スペクトルが得られ、吸収最大値_λmaxはHOMO-LUMOエネルギーギャップに対応します。

興味深いことに、共役の程度が大きくなると、HOMO-LUMOエネルギーギャップは減少し、_λmaxはより高い波長にシフトします。

高度に結合したシステムでは、_λmaxは可視領域に広がり、分子に色を与えます。

例えば、ニンジンに含まれる化合物であるβ-カロチンは、11個の二重結合を持っています。可視スペクトルの青色領域である457nmで強く吸収しますが、補色を反映してオレンジ色に見えます。