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ESPECTROSCOPÍA DE FLUORESCENCIA
MOLECULAR
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ESPECTROSCOPÍA DE FLUORESCENCIA MOLECULAR
IntroducciónFundamentos de la LuminiscenciaFactores que afectan a la fluorescencia
Estructura molecularFactores medioambientales
Efecto del disolventeInfluencia del pHInfluencia del OxígenoInfluencia de la temperatura
Relación entre la intensidad y concentraciónInstrumentaciónEspectros de excitación y de emisiónAplicaciones
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1. SKOOG, HOLLER & NIEMAN, “Principios de Análisis Instrumental”, 5ª Ed., Mc. Graw Hill, Madrid, 2003
2. SKOOG, WEST, HOLLER & CROUCH, “Fundamentos de Química Analítica”, Thomson & Paraninfo, Madrid, 2005
3. HARRIS, D. C., “Análisis Químico Cuantitativo”, Ed. Reverté, Barcelona, 2007
4. FRANCIS ROUESSAC Y ANNICK ROUESSAC “Análisis Químico. Métodos y Técnicas Instrumentales Modernas”. Ed. McGraw-Hill, Madrid, 2003
5. LUCAS HERNÁNDEZ HERNÁNDEZ y CLAUDIO GONZÁLEZ PÉREZ. “Introducción al análisis instrumental”. Ariel Ciencia, 2002
6. http://www.shsu.edu/~chm_tgc/sounds/sound.html (01-10-2017)
BIBLIOGRAFÍA
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Emisión de la
radiación
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Luminiscencia
Proceso de emisión de radiación como consecuencia de la desactivación de una molécula
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Quimioluminiscencia
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Procesos de absorción y emisión en tránsitos π → π*
multiplicidad de la molécula M = 2 S + 1S: número cuántico de spín = suma de espines de sus e-
moléculas con un número par de e- S = 0 y M = 1 estado de energía singleteestado singlete fundamental: estado energético más bajo en el cual todos e- están apareadostránsito e- π → π*
estado singlete excitado : conserva su espínestado triplete excitado: se produce un cambio de spin S = + ½ + ½ = 1 M = 3
transiciones desde el estado fundamental singlete al estado triplete excitado son muy poco probables y normalmente es necesario pasar por el estado singlete excitado
Fundamento
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Niveles de energía de un sistema fotoluminiscente
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Rigidez estructural la fluorescencia Estructura molecular
fluorescentes no fluorescentes
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El espectro de fluorescencia de compuestos aromáticos con gruposácidos o básicos es sensible al pHCambios en la emisión provienen del nº de espectros resonantes ≠ quepuede asociarse a la molécula en su forma ácida o básicaLa variación de la fluorescencia en función del pH puede emplearse paraevaluar PF en volumetrías ácido-baseCambian los niveles electrónicos y cambia la probabilidad de latransición π* → π
Influencia del pHFactores mediambientales
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IF ∝ [ ]
fracción de radiación transmitida T = P / P0 = 10-ε b c
fracción absorbida 1- (P / P0) = 1 - 10-ε b c
cantidad absorbida P0 – P = P0 (1 - 10-ε b c)
If = k Φf (P0 – P)
• Φf = rendimiento cuántico de la fluorescencia = nº de fotonesemitidos / nº de fotones absorbidos por unidad de tiempo• k = Constante de proporcionalidad que depende de parámetros
instrumentales como la eficacia del detector y geometría
Relación entre intensidad y concentración
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If ∝ [ ]
Relación entre intensidad y concentración
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INSTRUMENTACION
Componentes básicos de un fluorímetro
Muestra
Fuente de Radiación
Monocromador (o filtro)
de Excitación
Monocromador (o filtro)
de Emisión
Detector de Absorción
Detector de Emisión
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INSTRUMENTACION
Fuente de Radiación
• Lámpara de arco de mercurio (Fluorímetros de filtro)
• Lámpara de descarga de xenón a alta presión (15 - 40 W)
• Lámpara pulsada de xenón (0,1 - 10 Hz)
• Láser
Xe
Hg
Lámparas de descarga
Longitud de onda (nm)
Irra
dian
cia
(mW
/m2 n
m)
XeHg
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INSTRUMENTACION
MPortamuestrasMuestras con absorbancias pequeñas
Muestras con absorbancias elevadas
λexc
λem
90ºλexc
λem
37º
Cubetas de cuarzo con los cuatro lados transparentes
Detector • Tubo Fotomultiplicador
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Espectro de excitación midela intensidad de fluorescenciaen función de λex a unadeterminada λem
se fija λem y se varía λex
espectro equivalente al deabsorción, sino seproducen reaccionesfotoquímicas o procesosfotofísicos desde nivelesexcitados, y siempre queesté corregido
Espectro de emisión, mide laintensidad de emisiónfluorescente en función de λem
a una λex fijase fija λex y se mide laradiación emitida a ≠ λem
Espectros de excitación y de emisión