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Tema 3 Fotoluminiscencia

tema 3
Asignatura

Química Analítica Instrumental (61033019)

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Universidad

UNED

Año académico: 2019/2020
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luminiscencia

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Tema 3. FOTOLUMINISCENCIA MOLECULAR

3 Teoría de la fluorescencia y la fosforescencia. 3.1 Estados excitados que producen fluorescencia y fosforescencia.

  • Espín del electrón.
  • Estados excitados sencillo/triple.
  • Diagramas de nivel de energía para las moléculas fotoluminiscentes. 3.1 Velocidades de absorción y de emisión. 3.1 Procesos de desactivación.
  • Relajación vibracional
  • Conversión interna
  • Conversión externa
  • Cruce entre sistemas
  • Fosforescencia 3.1 Variables que afectan a la fluorescencia y la fosforescencia.
  • Rendimiento cuántico.
  • Tipos de transiciones en fluorescencia.
  • Eficacia cuántica y tipo de transición.
  • Fluorescencia y estructura.
  • Efecto de la rigidez estructural.
  • Efectos de la temperatura y del solvente.
  • Efecto del pH en la fluorescencia.
  • Efecto de la concentración en la intensidad de fluorescencia.
  • Supresión dinámica.
  • Otros tipos de supresión. 3.1 Espectros de emisión y excitación. 3 Instrumentos para la medida de la fluorescencia y de la fosforescencia. 3.2 Componentes de los fluorómetros y de los espectrofluorómetros.
  • Fuentes
  • Filtros y monocromadores
  • Transductores
  • Celdas y compartimientos para las celdas
  • Organización de la información. 3.2 Diseños de instrumentos
  • Fluorómetros
  • Espectrofluorómetros
  • Espectrofluorómetros provistos con detectores en serie
  • Sensores de fluorescencia de fibra óptica
  • Fosforímetros 3.2 Esquemas de corrección y compensación.
  • Compensación de la fuente
  • Espectros de excitación corregidos
  • Espectros de emisión corregidos 3.2 Calibración del instrumento. 3 Aplicaciones y métodos fotoluminiscentes. 3.3 Determinación fluorométrica de especies inorgánicas
  • Cationes que forman quelatos fluorescentes
  • Reactivos fluorométricos 3.3 Métodos para especies orgánicas y bioquímicas 3.3 Métodos fosforimétricos 3.3 Detección de fluorescencia en cromatografía líquida 3.3 Medición del tiempo de vida

3.3 Métodos de imágenes por fluorescencia 3 Quimioluminiscencia. 3.4 El fenómeno de la quimioluminiscencia 3.4 Medición de la quimioluminiscencia 3.4 Aplicaciones analíticas de la quimioluminiscencia

  • Análisis de gases
  • Análisis de especies inorgánicas en fase líquida
  • Determinaciones de especies orgánicas

Procedimientos luminiscentes moleculares, tienen tres tipos de métodos ópticos fluorescencia, fosforescencia y quimioluminiscencia moleculares. En todos ellos, las moléculas del analito se excitan para generar una especie cuyo espectro de emisión suministra información para el análisis cualitativo y cuantitativo.

Fotoluminiscencia engloba la fluorescencia y fosforescencia. La excitación se consigue mediante la absorción de fotones.

  • Fluorescencia, no cambia el espín del electrón, por eso presenta vida corta el estado excitado (‹10-5 s). Se excitan con una fuente de E externa (electricidad, luz..) y emiten las radiación. Traje reflectante, se le da luz, este emite fluorescencia, si quitamos la luz, deja de emitir.

  • Fosforescencia, si cambia el espín, presentan vida más larga de segundos a minutos. Se incide E en la sustancia, esta se excita y tarda más en relajarse, un proceso gradual por eso al quitar la fuente de E, sigue emitiendo fosforescencia.

La fotoluminiscencia, tanto si es de fluorescencia como de fosforescencia, se presenta a longitudes de onda más largas que las de la radiación que se utiliza para la excitación.

Quimioluminiscencia se basa en la radiación que emite una especie excitada que se forma en el curso de una reacción química. Ej. Reacción del analito con un oxidante fuerte (O 3 o H 2 O 2 ) El resultado es el espectro de emisión característico del producto de oxidación del analito o del reactivo, en lugar del espectro del analito.

Ventajas del método: sensibilidad, amplios intervalos de linealidad.

Desventajas: estados excitados son muy susceptibles de ser inactivados por colisiones u otros procesos, muchas moléculas no manifiestan fluorescencia o fosforescencia. Por esta razón, las mediciones de luminiscencia se combinan con técnicas de separación como cromatografía y electroforesis.

Se usan más en análisis cualitativo que en cuantitativo.

3 Teoría de la fluorescencia y la fosforescencia.

La fluorescencia tiene lugar en sistemas químicos gaseosos, líquidos y sólidos, tanto sencillos como complejos.

Radiación de resonancia o fluorescencia de resonancia, tipo de fluorescencia, en la cual la radiación absorbida se vuelve a emitir sin cambio de frecuencia. (misma λ al absorber y emitir).

  • El estado triple excitado es menos energético que estado sencillo excitado.
  • Sus propiedades difieren, como una molécula es paramagnética en el estado triple y diamagnética en el sencillo.

Es menos probable pasar de sencillo a triple, que de sencillo a sencillo.

Diagramas de nivel de energía para las moléculas

fotoluminiscentes.

Diagrama de Jablonski

La línea horizontal gruesa que se encuentra en la parte inferior de la figura representa la energía del estado fundamental de la molécula, que normalmente está en estado sencillo y se designa S 0. A temperatura ambiente, este estado representa la energía de la mayor parte de las moléculas en una solución.

Las líneas gruesas superiores son los niveles de energía de los estados vibracionales fundamentales de tres estados electrónicos excitados. Las dos líneas situadas a la izquierda representan los estados electrónicos sencillo primero (S 1 ) y segundo (S 2 ). La línea de la derecha (T 1 ) representa la energía del primer estado electrónico

triple. Como suele ocurrir, la energía del primer estado triple excitado es menor que la energía del correspondiente estado sencillo.

Las rectas horizontales finas están asociadas a numerosos niveles de energía vibracionales.

Las transiciones de absorción ocurren desde S 0 a S 1 y S 2. No se muestra la excitación directa hacia el estado triple. Puesto que en esta transición hay un cambio en la multiplicidad, tiene una baja probabilidad de suceder. “transición prohibida”.

Relajación vibracional = proceso en el que no hay radiación, las moléculas excitadas que van hacia los estados electrónicos S 1 y S 2 pierden con rapidez el exceso de energía vibracional y se relajan, con lo que adquieren el nivel vibracional fundamental de ese estado electrónico.

(En resumen, del estado fundamental se excitan con una fuente de E. los electrones, y pasan a un nivel superior (estados sencillos excitados) con un espín opuesto, cuando tienden a volver al estado fundamental (bajan otra vez) y liberan energía, en forma de luz fluorescente. Si se quita la fuente, ya no emite más luz.)

(Si del estado excitado sencillo, pasa al estado excitado triple (no viene directamente del fundamental) se llama “cruce de sistemas” y cambia el espín del electrón emitiendo energía en forma de luz fosforescente, que no se extingue tan rápido, así que si se retira la fuente, sigue emitiendo la luz hasta que se extinga)

3.1 Velocidades de absorción y de emisión.

La velocidad a la cual se absorbe un fotón de radiación es enorme, y su valor es del orden de 10-14 a 10-15 s. Por otro lado, la emisión fluorescente tiene lugar a una velocidad significativamente más baja 10-5 a 10-10 s.

Para que haya emisión fosforescente se requieren tiempos comprendidos entre 10- y 10 s o más.

3.1 Procesos de desactivación.

Una molécula excitada puede volver a su estado fundamental mediante una combinación de varias etapas mecánicas, dos de estas etapas, fluorescencia y fosforescencia, requieren la emisión de un fotón de radiación. (flechas arriba). Las otras dos etapas de desactivación (flechas onduladas) son procesos no radiantes.

Lo mejor es pasar al estado fundamental en menos tiempo de vida, luego la desactivación por fluorescencia es más rápida que los procesos no radiantes, se observa tal emisión. Pero si una trayectoria no radiante tiene una constante de velocidad más favorable, no hay fluorescencia o es menos intensa.

Ej. Quinina posee dos bandas de excitación a 250 nm y a 350 nm. Sin importar qué longitud de onda se utilice para excitar la molécula, la longitud de onda del máximo de emisión es 450 nm

Conversión externa

Conversión externa= La desactivación de un estado electrónico excitado puede comprender la interacción y la transferencia de energía entre la molécula excitada y el solvente u otros solutos. Puede verse en efecto que ejerce el solvente en la intensidad de la fluorescencia. Además, aquellas condiciones que tienden a reducir la cantidad de colisiones entre partículas (baja temperatura y elevada viscosidad) tienden por lo general a aumentar la fluorescencia.

Cruce entre sistemas

El cruce entre sistemas es un proceso en el cual hay un cruce entre estados electrónicos de multiplicidad distinta. El proceso más común es del estado sencillo al estado triple (S1 → T1). Aumenta la probabilidad si los dos sistemas se superponen.

Las interacciones espín-orbital aumentan en presencia átomos pesados (Br o I) favoreciendo un cambio en el espín. La presencia de especies paramagnéticas, como el oxígeno molecular, en la solución también favorece el cruce entre sistemas y, por consiguiente, disminuye la fluorescencia.

Fosforescencia

La desactivación de estados electrónicos excitados también puede ser causada por la fosforescencia. Después del cruce entre sistemas para lograr un estado triple excitado, la desactivación posterior puede tener lugar por conversión interna o externa o por fosforescencia.

Una transición triple S sencilla es mucho menos probable que una conversión sencilla- sencilla. El tiempo de vida promedio de un estado triple excitado respecto a la emisión es grande, de ahí la fosforescencia. Se retira la fuente y sigue emitiendo luz.

Las conversiones externas e internas compiten con tanto éxito con la fosforescencia que este tipo de emisión se observa en forma común sólo a temperaturas bajas en medios altamente viscosos o al aplicar técnicas especiales para proteger el estado triple.

3.1 Variables que afectan a la fluorescencia y la fosforescencia.

Tanto la estructura molecular como el entorno químico determinan que una sustancia sea o no luminiscente. Estos factores también determinan la intensidad de emisión cuando tiene lugar la luminiscencia.

Rendimiento cuántico.

El rendimiento cuántico o la eficacia cuántica de la fluorescencia o la fosforescencia es simplemente la relación entre la cantidad de moléculas que manifiestan luminiscencia y el número total de moléculas excitadas. Las sustancias muy fluorescentes se aproximan a 1 y las menos a 0.

El rendimiento cuántico de fluorescencia ф de un compuesto se puede calcular a partir de las constantes de velocidad relativas kx para los procesos por los cuales queda inactivo el estado sencillo excitado más bajo. Estos procesos son fluorescencia (kf), cruce entre sistemas (ki), conversión externa (kec), conversión interna (kic), predisociación (kpd), y disociación (kd).

Aquellas variables que originan valores altos para la constante de velocidad de la fluorescencia kf y valores bajos para los otros términos kx intensifican la fluorescencia.

Tipos de transiciones en fluorescencia.

La fluorescencia rara vez absorbe por debajo de 250 nm en UV, puesto que esa radiación es suficiente energética desactivando los estados excitados por predisociación o disociación.

Rara vez se observa fluorescencia debida a transiciones σ→σ (σ es estado excitado)

con enlaces simples. Pero si se ve fluorescencia en radiaciones menos energéticas con transiciones en enlaces múltiples π→π o π→n (n= electrones no enlazantes).

Eficacia cuántica y tipo de transición.

La eficacia cuántica es mayor (más frecuente) con la transición electrónica del tipo π→π que del tipo π→n. Pues su absortividad es 100-1000 veces superior, y su tiempo de vida es más corto.

la fosforescencia más eficaz ocurre a partir del estado excitado n, *π el cual tiende a ser más corto en cuanto a vida y, por tanto, menos susceptible a la desactivación que un estado triple π π, *.

El cruce entre sistemas es menos probable para estados excitados π π, * que para estados n, *π porque la diferencia en energía entre los estados sencillo y triple es mayor y el acoplamiento espín-órbita es menos probable.

Fluorescencia y estructura.

La fluorescencia más intensa y la más útil es la de los compuestos que contienen

grupos funcionales aromáticos con transiciones π→π* de baja energía. Los

compuestos que contienen grupos carbonilo en estructuras alifáticas y alicíclicas o estructuras con dobles enlaces altamente conjugados también presentan fluorescencia (hay menos).

La eficacia cuántica aumenta de ordinario en relación con la cantidad de anillos y con su grado de condensación.

Los heterocíclicos sencillos, como la piridina, el furano, el tiofeno y el pirrol, no presentan fluorescencia.

La fluorescencia disminuye en solventes con átomos pesados. Si se quiere resaltar la fosforescencia se incorporan átomos pesados.

Efecto del pH en la fluorescencia.

La fluorescencia de un compuesto aromático con sustituyentes ácidos o básicos en el anillo depende del pH. Es probable que tanto la longitud de onda como la intensidad de emisión sean diferentes en las formas protonados y no protonados del compuesto.

Si tiene formas resonantes ocasionan un primero estado excitado más estable la consecuencia es una fluorescencia en la región ultravioleta.

La fluorescencia de ciertos compuestos en función del pH se ha utilizado para detectar puntos finales en titulaciones ácido-base. La constenate de disociación de estado excitado difiere del fundamental.

Efecto de la concentración en la intensidad de fluorescencia.

La potencia de la emisión fluorescente F es proporcional a la potencia radiante del haz de excitación absorbido por el sistema.

La eficacia cuántica de la fluorescencia es una constante de un sistema luego фfK” se agrupa en K ́. Relacionamos F con la concentración c de la especie fluorescente, la ley de Beer:

Sustituimos en la anterior:

El término exponencial puede desarrollarse en serie McLaurin:

P 0 = la potencia del haz que incide sobre la solución.

P=su potencia después de atravesar una longitud b del medio

фf = la eficacia cuántica del proceso de fluorescencia

Siempre que 2εbc = A < 0, todos los términos posteriores entre corchetes son pequeños respecto al primero término. Y daría

En una gráfica F con c es lineal a bajas concentraciones, pero si c es elevada y A>0, entonces pierde linealidad “absorción primaria”.

“Absorción secundaria o autoabsorción” la λ de emisión traslapa con una banda de absorción, la fluorescencia disminuye porque la radiación emitida atraviesa la solución y es reabsorbida por otras moléculas en ella. La absorción secundaria puede ser ocasionada por las especies del analito o por otras presentes en la solución.

Supresión dinámica.

Supresión o amortiguamiento (quenching) = la transferencia de energía no radiante desde una especie excitada hacia otras moléculas.

Supresión, amortiguamiento dinámico, supresión por colisiones, requiere el contacto entre la especie excitada y el agente supresor (Q). Este fenómeno se presenta con tal rapidez que los participantes en el choque pueden difundirse. La velocidad depende de la temperatura y la viscosidad. La concentración del agente supresor suficiente para que haya una alta probabilidad de colisiones entre la especie excitada y el agente supresor durante el tiempo que dure el estado excitado.

La eficacia cuántica de la fluorescencia фf:

En ausencia de supresión (kec=0): Con supresión:

La ecuación de Stern-Volmer:

Kq es la constante de supresión o amortiguamiento de Stern- Volmer definida como Kq = kq /(kf+ki+kic).

Una gráfica de 1/фf contra [Q] debe ser una recta con pendiente Kq/ фf 0 y ordenada al origen 1/ фf 0. La constante de Stern-Volmer se puede obtener a partir del cociente entre la ordenada al origen y la pendiente. La supresión dinámica reduce tanto el rendimiento cuántico de la fluorescencia como el tiempo de vida de la misma.

Puesto que la emisión de fluorescencia F es directamente proporcional a la eficacia cuántica фf. la ecuación de Stern-Volmer se puede escribir en función de cantidades que se pueden medir con facilidad donde F 0 y F son las señales de fluorescencia en ausencia y en presencia del agente supresor, respectivamente.

El espectro de luminiscencia total es una gráfica 3D. muestran la señal de luminiscencia como una función de las longitudes de onda de excitación y de emisión. La info = “matriz de excitación-emisión”.

Espectro sincrónico. un barrido simultáneo tanto de las longitudes de onda de excitación como de las de la emisión con una pequeña diferencia de longitud de onda entre ellas.

En a), se muestran los espectros de excitación y emisión del tetraceno. En b) se presenta el espectro sincrónico para una diferencia de longitud de onda fija de 3 nm.

Las bandas fosforescentes se encuentran en general a longitudes de onda más largas que las bandas de fluorescencia porque, en la mayoría de los casos, el estado triple excitado tiene menor energía que el correspondiente estado sencillo.

3 Instrumentos para la medida de la fluorescencia y de la

fosforescencia.

Parecidos a fotómetros o espectrofotómetros ultravioleta/visible.

Fluorómetros y espectrofluorómetros. utilizan equipo óptico de doble haz, tal como se muestra, para compensar las fluctuaciones en la potencia radiante. El haz de la muestra superior pasa primero a través de un selector de longitud de onda de excitación (filtro o monocromador), que transmite la radiación que causa la fluorescencia, pero excluye o limita la radiación de la longitud de onda de emisión de fluorescencia. La fluorescencia se propaga desde la muestra en todas las direcciones, pero lo más conveniente es observar la que forma un ángulo recto con el haz de excitación. La geometría de ángulo recto reduce al mínimo las contribuciones de la dispersión y de la radiación intensa de la fuente. La radiación emitida atraviesa un selector de longitud de onda de emisión (filtro o monocromador) que aísla la emisión de fluorescencia. La radiación aislada choca entonces contra un fototransductor, en donde es transformada en una señal eléctrica para poderla medir. El haz de referencia más bajo pasa a través de un atenuador que reduce su potencia a aproximadamente la de la radiación fluorescente (por lo regular, la potencia se reduce en un factor de 100 o más). El haz de referencia atenuado choca luego contra un segundo transductor y es transformado en una señal eléctrica. El equipo electrónico y un sistema de datos computarizado procesan entonces las señales para determinar la relación entre la intensidad de la emisión fluorescente y la intensidad de la fuente de excitación, y producen el espectro resultante o los datos de longitud de onda.

Ventajas que ofrece rayos láser:

  1. cuando las muestras son muy pequeñas, como en la cromatografía con microcolumnas y en electroforesis capilar donde la cantidad de muestra es un microlitro o menos
  2. en los sensores de control remoto, como en la detección fluorométrica de radicales hidroxilos en la atmósfera o de clorofila en lagos o lagunas, donde la naturaleza colimada de los haces de láser es fundamental;
  3. cuando se requiere una radiación de excitación altamente monocromática para reducir al mínimo los efectos de las interferencias fluorescentes.

Filtros y monocromadores

Los filtros de interferencia y de absorción se utilizan en los fluorómetros para seleccionar la longitud de onda tanto del haz de excitación como de la radiación fluorescente resultante. Los espectrofluorómetros están equipados con al menos uno y a veces dos monocromadores de red.

Transductores

Las señales de emisión de luminiscencia son de baja intensidad. Por tanto, se requieren transductores sensibles.

  • Los tubos fotomultiplicadores son los transductores que más se utilizan. Con frecuencia funcionan en la modalidad de recuento de fotones para mejorar la relación señal-ruido.
  • Los dispositivos de transferencia de carga, como los de acoplamiento de carga. Este tipo de transductor facilita el registro rápido tanto de los espectros de excitación como de los de emisión y sobre todo es útil en cromatografía y en electroforesis.

Celdas y compartimientos para las celdas

Para mediciones de fluorescencia se utilizan celdas o cubetas tanto cilíndricas como rectangulares con vidrio o con sílice.

Las microceldas de bajo volumen se utilizan cuando el volumen de la muestra es limitado.

Organización de la información.

La info obtenida en el PC incluye la sustracción de la señal blanco, corrección de espectros de excitación y de emisión, cálculo y despliegue de los espectros de diferencias y de derivadas, detección de máximos y procesamiento, desconvolución, producción de gráficas tridimensionales de luminiscencia total, ajuste de datos de calibración, cálculo de parámetros estadísticos y suavización de espectros por medio de diversos métodos.

3.2 Diseños de instrumentos

Fluorómetros

Consta de una lámpara de mercurio para excitar la fluorescencia y un par de tubos fotomultiplicadores como transductores. El haz que sale de la fuente se divide cerca de ella en un haz de referencia y en un haz de la muestra. El haz de referencia se atenúa mediante el disco de abertura hasta que su intensidad es casi igual que la de la fluorescencia. Ambos haces pasan a través del filtro primario y, a continuación, el haz de referencia se refleja hacia el tubo fotomultiplicador de referencia. El haz de la muestra se enfoca en la muestra mediante un par de lentes y causa la emisión de fluorescencia. La radiación emitida pasa a través de un segundo filtro y luego se enfoca sobre un segundo tubo fotomultiplicador. Las señales de salida eléctricas provenientes de los dos transductores se procesan entonces para calcular la relación entre la intensidad de la muestra respecto a la intensidad de referencia, la cual sirve como variable analítica.

Espectrofluorómetros

Capaz de obtener tanto espectros de excitación como de emisión. Utiliza dos monocromadores de red. La radiación que procede del monocromador de excitación se divide en dos: una parte se dirige hacia el fotomultiplicador de referencia y la otra hacia la muestra. La radiación fluorescente resultante, después de ser dispersada en el monocromador de emisión, es detectada por un segundo fotomultiplicador.

Espectrofluorómetros equipados con diodos en serie y dispositivos de transferencia de carga que obtienen espectros de fluorescencia en fracciones de segundo. Se usan para la producción de espectros de luminiscencia totales.

Éstos son gráficas 3D del espectro de emisión a toda longitud de onda de excitación. Los espectros de luminiscencia total se obtienen de manera ordinaria mediante un transductor fotomultiplicador estándar, pero la recolección de los espectros requiere mucho tiempo. En este caso, el espectro de emisión se obtiene a una longitud de onda de excitación. Luego, el monocromador de excitación se pasa a otra longitud de onda y el espectro de emisión se barre de nuevo.

b) Muestra los espectros de excitación y emisión clásicos para una hipotética especie molecular.

Sensores de fluorescencia de fibra óptica

Las sondas de fibra óptica se utilizan para demostrar que se pueden llevar a cabo distintos análisis por fluorescencia en lugares muy alejados de la fuente y del detector. La radiación que procede de una fuente de rayos láser viaja a través de una fibra óptica y genera fluorescencia en las soluciones de la muestra. Entonces, la emisión fluorescente regresa por la misma fibra óptica hasta un detector para la medición.

Fosforímetros

Un dispositivo que irradia de manera alternada la muestra y, después de un retraso en el tiempo adecuado, mide la intensidad de la fosforescencia. El retraso en el tiempo es necesario para diferenciar la emisión fosforescente de larga vida de la emisión fluorescente de corta vida que podrían originarse en la misma muestra.

Vaso Dewar (parte de un fosforímetro), ya que las mediciones de fosforescencia se efectúan a la temperatura del nitrógeno líquido en un medio rígido para reducir al mínimo las colisiones que originarían la desactivación del estado triple de larga vida.

3.2 Esquemas de corrección y

compensación.

Se utilizan diferentes esquemas para corregir los espectros luminiscentes respecto a algunas de las diversas variables que los afectan. La estabilidad de la fuente, la distribución espectral de la fuente, los

efectos del filtro interno, el rendimiento de los componentes ópticos y las respuestas espectrales de las piezas del instrumento están entre las variables que pueden influir en la intensidad de la luminiscencia y en los espectros.

Compensación de la fuente

El fotomultiplicador controla la intensidad de la fuente. La relación entre la señal de luminiscencia de la muestra y la señal procedente del detector de referencia se determine en forma continua así compensa las fluctuaciones de la intensidad de la fuente y la deriva.

Espectros de excitación corregidos

Contador de cuantos es una celda de referencia llena con un fluoróforo concentrado de eficacia cuántica alta, como Rhodamina B. Se usan para corregir la dependencia de la longitud de onda respecto de la fuente, los rendimientos de los componentes ópticos y el selector de la longitud de onda de excitación.

Espectros de emisión corregidos

Según las λ de los selectores y transductores. La forma corregida representa como el rendimiento de la luminiscencia varía respecto de λ de excitación. Para corregirla se usa una fuente de luz calibrada y se determinan los factores de calibración del monocromador de emisión y del transductor.

3.2 Calibración del instrumento.

La calibración se efectúa casi siempre con una solución patrón de un fluoróforo estable. El reactivo más común para este cometido es una disolución patrón de sulfato de quinina cuya concentración sea casi 10-5 M. Por lo general se excita con una radiación de 350 nm y emite radiación a 450 nm.

3 Aplicaciones y métodos fotoluminiscentes.

Los métodos fluorescentes y fosforescentes poseen límites de detección más bajos que las mediciones espectrofotométricas de absorción, es decir, más sensibles ya que la potencia de la fuente radiante P 0 es directamente proporcional a F. La intensidad se mide independiente. La absorbancia se necesita P 0 y P. Pero precisión y exactitud son más bajos. La precisión de los métodos fotoluminiscentes está limitada a menudo por el ruido fluctuante de la fuente y la deriva. La exactitud está limitada por partículas presentes en la muestra que causan más fluorescencia o dispersión o bien, que atenúen la fluorescencia del analito. Fosforescentes menos precisos que fluorescentes.

La sensibilidad aumenta si se aumenta la P 0 o si se amplifica aún más la señal de fluorescencia. Un aumento en P 0 da como resultado un cambio proporcional en P y, por tanto, no afecta a A.

Las curvas de calibración son a menudo lineales desde ligeramente por arriba del límite de detección hasta el punto donde la absorción.

Son también más selectivos porque no todas las moléculas muestran luminiscencia cuando absorben radiación.

3.3 Determinación fluorométrica de especies inorgánicas

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Tema 3 Fotoluminiscencia

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Tema 3. FOTOLUMINISCENCIA MOLECULAR
3.1 Teoría de la fluorescencia y la fosforescencia.
3.1.1 Estados excitados que producen fluorescencia y fosforescencia.
- Espín del electrón.
- Estados excitados sencillo/triple.
- Diagramas de nivel de energía para las moléculas fotoluminiscentes.
3.1.2 Velocidades de absorción y de emisión.
3.1.3 Procesos de desactivación.
- Relajación vibracional
- Conversión interna
- Conversión externa
- Cruce entre sistemas
- Fosforescencia
3.1.4 Variables que afectan a la fluorescencia y la fosforescencia.
- Rendimiento cuántico.
- Tipos de transiciones en fluorescencia.
- Eficacia cuántica y tipo de transición.
- Fluorescencia y estructura.
- Efecto de la rigidez estructural.
- Efectos de la temperatura y del solvente.
- Efecto del pH en la fluorescencia.
- Efecto de la concentración en la intensidad de fluorescencia.
- Supresión dinámica.
- Otros tipos de supresión.
3.1.5 Espectros de emisión y excitación.
3.2 Instrumentos para la medida de la fluorescencia y de la fosforescencia.
3.2.1 Componentes de los fluorómetros y de los espectrofluorómetros.
- Fuentes
- Filtros y monocromadores
- Transductores
- Celdas y compartimientos para las celdas
- Organización de la información.
3.2.2 Diseños de instrumentos
- Fluorómetros
- Espectrofluorómetros
- Espectrofluorómetros provistos con detectores en serie
- Sensores de fluorescencia de fibra óptica
- Fosforímetros
3.2.3 Esquemas de corrección y compensación.
- Compensación de la fuente
- Espectros de excitación corregidos
- Espectros de emisión corregidos
3.2.4 Calibración del instrumento.
3.3 Aplicaciones y métodos fotoluminiscentes.
3.3.1 Determinación fluorométrica de especies inorgánicas
- Cationes que forman quelatos fluorescentes
- Reactivos fluorométricos
3.3.2 Métodos para especies orgánicas y bioquímicas
3.3.3 Métodos fosforimétricos
3.3.4 Detección de fluorescencia en cromatografía líquida
3.3.5 Medición del tiempo de vida
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