BENEMERITA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE PUEBLA

FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS

LIC.QUIMICO FARMACOBIOLOGO

Análisis espectrofotométrico

Catedrático: Hilda Aguilar Rueda

Fluorescencia, fosforescencia y quimioluminiscencia

FLUORESCENCIA, FOSFORESCENCIA Y QUIMIOLUMINISCENCIA

ÍNDICE

Fluorescencia • Definición

• Rendimiento cuántico y tiempo de vida.

• instrumentación

• Aplicaciones

Fosforescencia *Definición

*Aplicaciones

*instrumentación

quimioluminiscencia • Definición

• ejemplo

Fenómeno por el cualalgunas sustanciastienen la capacidad deabsorber luz a unadeterminada longitudde onda, por lo generalen el rango ultravioleta,y luego emiten luz enuna longitud más larga.

Fluorescencia

RENDIMIENTO CUÁNTICO Y TIEMPO DE VIDA.

RENDIMIENTO CUÁNTICO• Se define como la proporción entre el número de fotones

emitidos y el de fotones absorbidos <1

•

• El máximo rendimiento cuántico de fluorescencia es por lotanto 100%; esto significa que cada fotón absorbido resulta enun fotón emitido. Sin embargo compuestos con rendimientoscuánticos de 0.10 se consideran aún bastante fluorescentes.

TIEMPO DE VIDA• El tiempo de vida de la fluorescencia depende básicamente del tiempo

promedio que permanece la molécula en su estado de excitación antes de emitir un fotón.

• La fluorescencia típicamente sigue una cinética de primer orden:

Donde [S1] es la concentración de moléculas en estado de excitación en el tiempo (t),[S1]0 es la concentración inicial y Γ es la tasa de decaimiento o el inverso del tiempo de vida de la fluorescencia.

• 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. Esto es,

• F = K'(Po- P)

•

• Donde Po es la potencia del haz que incide sobre la disolución y P es su potencia después de atravesar una longitud b del medio. La constante K' depende de la eficacia cuántica del proceso de fluorescencia.

Instrumentación

Fluorímetro de filtro Espectrofluorómetros

•Ambos tipos usan el siguiente esquema: La luzprocedente de una fuente de excitación pasa a travésde un filtro o un monocromador y golpea la muestra.Una porción de la luz incidente es absorbida por lamuestra y algunas de las moléculas en la muestrafluorescente. La luz fluorescente es emitida en todaslas direcciones. Algunas de estas luces fluorescentespasan a través de un segundo filtro o un monocromadory alcanzan un detector, el cual es usualmente colocadoa noventa grados de la incidencia del haz de luz paraminimizar el riesgo de la transmisión o reflejo de laincidencia de la luz buscada en el detector.

FLUORÍMETRO DE FILTRO

ESPECTROFLUORÍMETROS

FUENTES • La lámpara mas corriente para los fluorimetros de filtro es lámpara de arco de mercurio a baja presión equipada con una ventana de sílice fundida. Esta fuente produce líneas muy intensas a 254, 366,405, 436, 546,577, 691 y 773 nm .

• Para los espectro fluorimetros, en donde se requiere una fuente de radiación continua, normalmente se utiliza una lámpara de arco de xenón a elevada presión, el espectro de la lámpara de xenón es es continuo desde aproximadamente 300 a 130 nm

FILTROS Y MONOCROMADORES

• La mayoría de los espectrofluorimetros están equipados con monocromadores de red

LÁSERES. • La mayoría de los espectrofluorímetros

comerciales utilizan lámparas como fuentes,por ser menos caras y menos complicadas deuso. Sin embargo, las fuentes de láser ofrecenimportantes ventajas en determinados casos:por ejemplo, cuando las muestras son muypequeñas como en cromatografía conmicrocolumnas y en electroforesis capilardonde la cantidad de muestra es de unmicrolitro o menor; en los sensores de controlremoto, como en la detección fluorimétrica deradicales hidroxilo en la atmósfera de clorofilaen seres vivos acuáticos, donde la naturalezacolimada de los haces de láseres vital: ocuando se requiere una radiación de excitaciónaltamente monocromática para minimizar losefecto de las interferencias

DETECTORES

La señal de fluorescencia típica es de baja intensidad, por tanto, se necesitan factores de ampliación altos para estas medidas. Los fotomultiplicadores han sido ampliamente utilizados como detectores en instrumentos de fluorescencia sensibles. Los detectores de diodos alineados también han sido propuestos para los espectrofluorimetros

Cubetas y compartimientos para la cubeta

Para medidas de fluorescencia seutilizan tanto cubetas cilíndricascomo rectangulares fabricadascon vidrio de sílice. Con esteobjeto se introducen a menudodeflectores en el compartimiento

APLICACIONES • Este fenómeno tiene múltiples aplicaciones,desde los tubos de luz fluorescentes quepodemos ver habitualmente en casas yoficinas, hasta técnicas de laboratorio paradetectar antígenos y anticuerpos, pasando portécnicas de oftalmología para detectarlesiones en la córnea.

• Otro de las aplicaciones de este fenómeno esen la diferenciación de billetes falsos deverdaderos, ya que únicamente los verdaderostienen una impresión con tinta fluorescente,sólo visible bajo una luz especial.

FOSFORESCENCIA

• La fosforescencia es un fenómeno similar al de fluorescencia

DEFINICIÓN

• Es el fenómeno en el cual el fotón es absorbido, excitandoun electrón hacia un nivel de energía mayor, y luego, alvolver el electrón al nivel de energía que le corresponde,libera el fotón. En el caso de la fosforescencia, la energíaaportada por el fotón trasladaría al electrón a un estadode excitación de energía metaestable, en el cualpermanece por un cierto tiempo, ya que no puede regresarinmediatamente a su estado de reposo. Cuando unadeterminada cantidad de tiempo pasa, el electrón vuelve asu estado original, emitiendo luz en el proceso.

APLICACIONES• Este fenómeno es aprovechado en aplicaciones tales como la pintura de las

manecillas de los relojes, o en determinados juguetes que se iluminan en la oscuridad.

• La fosforimetría se ha utilizado para

• determinar una gran variedad de especies

• orgánicas y bioquímicas que incluyen

• sustancias como ácidos nucleicos,

• aminoácidos, pirina y pirimidina, enzimas,

• hidrocarburos del petróleo y pesticidas

Científicos en el Reino Unido, están probando una nueva técnica para operar tumores cerebrales, en la que los pacientes que lo padezcan reciben una dosis de ácido 5-aminolevulínico (5-ALA), sustancia que provoca que en el tumor se generen agentes químicos fosforescentes o luminiscencia, marcando el tumor y el cerebro de color rosado

•Variables que afectan a la fosforescencia

•Tanto la estructura molecular como el entorno químico van a influir en que una sustancia sea o no luminiscente; estos factores también determinan la intensidad de emisión cuando tiene lugar la fotoluminiscencia.

• instrumentación

Fosforímetros

• .Los instrumentos que se utilizan para estudios de

fosforescencia tienen diseños similares a losfluorómetros y a los espectrofluorímetros antesconsiderados, sólo difieren en que requieren dos componentesadicionales. El primero es un dispositivo que irradiaalternativamente la muestra y, después de un retraso en eltiempo adecuado, mide la intensidad de fosforescencia.El retraso en el tiempo es necesario para diferenciar laemisión fosforescente de larga vida de la emisiónfluorescente de corta vida que podrían originarse en la mismamuestra. Se utilizan dispositivos mecánicos y electrónicos ymuchos instrumentos de fluorescencia comerciales tienenaccesorios para medidas de fosforescencia. Un ejemplo de untipo de dispositivo mecánico se muestra en la Figura

QUIMIOLUMINISCENCIA

Definición • Bajo quimioluminiscencia se entiende elfenómeno por el que, en algunasreacciones químicas se da una especieelectrónicamente excitada la cualemite radiación para volver al estadofundamental, la energía liberada nosólo se emite en forma de calor o deenergía química, sino también en formade luz, se produce cuando, en unareacción química, los electrones saltande las capas más altas de los átomos alas más bajas

• .

Ejemplos

El ejemplo más conocido es la oxidación de los vapores del fósforo blanco al oxígeno que emite una luz pálida y que ha dado nombre a este

elemento.

Una reacción ampliamente utilizada en química forense es la oxidación de

luminol con agua oxigenada en presencia de un catalizador de

hierro. Esta reacción se utiliza por ejemplo en la detección de restos de

sangre que sirve en este caso para catalizarla

SEMEJANZAS

Sus moléculas de analito dan una especie cuyo espectro de emisión suministra información para un análisis cualitativo

Sus métodos de análisis se conocen como luminiscentes

Emiten luz

DIFERENCIASFLU

OR

ESC

EN

CIA

En lafluorescencia lastransicioneselectromagnéticasresponsables delefecto no implicancambio en el spindel electrón

FO

SFO

RESC

EN

CIA

Las emisionesdefosforescencia cambian elspin delelectrón

QU

IMIO

LUM

INIS

CEN

CIA En la

quimioluminiscencia loselectronespasan de unorbital máslejano al núcleoa uno más cerca

BIBLIOGRAFÍA

• http://es.wikipedia.org/wiki/Fluorescencia

• http://fqb.fcien.edu.uy/docs/Clase%20Intro%20+%20efecto%20solvente.pdf

• Fluorescencia | La Guía de Química http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/fluorescencia#ixzz3SkYI9GSO

• Fosforescencia | La Guía de Química http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/fosforescencia#ixzz3SpgjfmlV

• http://tecnoblogueando.blogspot.mx/2013/01/fosforescencia.html

• http://farmacia.ugr.es/ars/pdf/217.pdf

• Principio de Análisis Instrumental. SKOOG, HOLLER y NIEMAN

• Quinta Edición. Mc Graw Hill.

• Análisis Instrumental. KENNETH A. RUBINSON y JUDITH F. RUBINSON

• Prentice Hall. Madrid 2001.