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ESPECTROSCOPÍA DE FLUORESCENCIA
MOLECULAR
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
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
Emisión de la
radiación
Luminiscencia
Proceso de emisión de radiación como consecuencia de la desactivación de una molécula
Quimioluminiscencia
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
Niveles de energía de un sistema fotoluminiscente
Rigidez estructural la fluorescencia Estructura molecular
fluorescentes no fluorescentes
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
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
If ∝ [ ]
Relación entre intensidad y concentración
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
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
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
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