¿Cuál es la diferencia entre fluorescencia y fosforescencia?

Ambas se basan en el mismo principio físico, pero en la fluorescencia la luz absorbida se emite casi simultáneamente, mientras que en la fosforescencia se emite de forma retardada.

¿Para qué sirve el fosforoscopio en un fosforímetro?

Es un dispositivo que alterna la irradiación de la muestra y la medición de la intensidad de fosforescencia después de un tiempo determinado.

¿Cómo se calcula la absorbancia?

Se calcula como A = -log(T), donde T es la transmitancia, definida como la relación entre la potencia de la luz transmitida y la de la luz incidente.

Fluorimetría y fosforimetría: instrumentación y conceptos clave de espectroscopia luminiscente

Resumen

El documento explica los componentes del fluorímetro y del fosforímetro, así como la diferencia entre fluorescencia y fosforescencia. También recoge conceptos básicos de espectroscopia como transmitancia, absorbancia, absortividad molar y las desviaciones de la ley de Beer-Lambert. Con ello, el estudiante puede entender cómo funcionan estos equipos y cómo relacionar la intensidad luminiscente con la concentración.

Puntos clave

El fluorímetro cuenta con monocromadores de excitación y de emisión, cubetas y un detector, normalmente fototubos multiplicadores.
La fosforescencia es una emisión retardada de la luz absorbida, mientras que en la fluorescencia la emisión es casi simultánea.
El fosforímetro añade a la configuración del fluorímetro un fosforoscopio o obturador rotatorio y un compartimento para la muestra con control de temperatura.
La transmitancia se calcula como T = P/P0 y la absorbancia como A = -log(T).
La absortividad molar es un coeficiente característico de cada sustancia a una longitud de onda específica.
La intensidad de fluorescencia es proporcional al rendimiento cuántico y a la diferencia entre la irradiación inicial y final, y esta relación se cumple a bajas concentraciones.

Ponte a prueba

Componentes y Principios de la Espectroscopia Luminiscente

Componentes del Fluorímetro

Monocromadores (de excitación y emisión):
- Monocromador de excitación: Selecciona la longitud de onda de la luz que incide sobre la muestra, eliminando las longitudes de onda no deseadas.
- Monocromador de emisión: Selecciona la longitud de onda de la luz emitida por la muestra, antes de que llegue al detector.
Cubetas: Recipientes donde se coloca la muestra para su análisis.
Detector: Generalmente fototubos multiplicadores, capaces de cuantificar la pequeña señal fluorescente emitida por la muestra.

Los fluorímetros están diseñados con una configuración en ángulo recto para asegurar que la luz procedente de la lámpara de excitación no llegue directamente al monocromador de emisión y al detector, evitando interferencias.

Fosforescencia y Fosforimetría

¿Qué es la Fosforescencia?

La fosforescencia es un fenómeno en el cual ciertas sustancias tienen la propiedad de absorber energía y almacenarla, para después emitirla gradualmente en forma de luz.

El principio físico en el que se basa la fosforescencia es el mismo que el de la fluorescencia. La principal diferencia radica en la forma de emitir la luz absorbida: en la fluorescencia es casi simultánea, mientras que en la fosforescencia es retardada.

Fosforimetría

La fosforimetría es una técnica espectroscópica luminiscente basada en la detección y el análisis de la emisión de radiaciones electromagnéticas de una especie excitada por absorción de fotones.

Es importante destacar que los métodos fosforescentes y fluorescentes se complementan, ya que los compuestos fuertemente fluorescentes suelen presentar una débil fosforescencia y viceversa.

El Fosforímetro

El fosforímetro presenta dos componentes adicionales al fluorímetro:

Fosforoscopio o obturador rotatorio: Este dispositivo alterna la irradiación de la muestra y la medición de la intensidad de fosforescencia, después de un tiempo determinado.
Compartimento específico para la muestra: Permite mantener la muestra a la temperatura adecuada (frecuentemente con nitrógeno líquido) y suele estar equipado con ventanas de cuarzo.

Conceptos Clave en Espectroscopia Luminiscente

Transmitancia

La transmitancia (T) es la cantidad de energía que atraviesa un cuerpo en un determinado tiempo. En términos ópticos, es la cantidad de luz que atraviesa un cuerpo a una determinada longitud de onda. Cuando un haz de luz incide sobre un cuerpo translúcido, una parte de la luz es absorbida por el mismo y otra fracción de luz lo atravesará. Se representa por la fórmula: T = P/P₀, donde P es la potencia de la luz transmitida y P₀ es la potencia de la luz incidente.

Absorbancia

La absorbancia (A) es la cantidad de intensidad de luz que absorbe la muestra. Cuando un haz de luz incide sobre un cuerpo translúcido, una parte de esta es absorbida por el cuerpo y la otra parte lo atraviesa. Se calcula como: A = -log(T).

Camino Óptico

El camino óptico determina la trayectoria de un rayo de luz, siguiendo el principio de Fermat (un rayo de luz sigue una trayectoria cuyo camino óptico sea estacionario).

Absortividad Molar

La absortividad molar (ε) es la cantidad de luz que una sustancia es capaz de absorber. Representa la relación entre su absorbancia y la concentración de la solución por la longitud del camino óptico. Es un coeficiente característico de cada sustancia a una longitud de onda específica.

Desviaciones de la Ley de Beer-Lambert

La ley de Beer-Lambert es lineal cuando la muestra está diluida. Sin embargo, pueden producirse variaciones debido a la concentración o a otros factores:

Desviaciones instrumentales: Ocurren si el instrumento no es suficientemente monocromático o presenta aberraciones.
Desviaciones de origen químico o aparentes: Son debidas al grado de dilución y pueden ser corregidas ajustando la acidez o basicidad del medio. Para corregirlas, se recomienda el uso de reactivos como la Difenilcarbacida y la Difeniltiocarbazona.

Relación entre Intensidad de Fluorescencia y Concentración

La intensidad de fluorescencia (I_f) es igual al rendimiento cuántico de la fluorescencia (Φ) multiplicado por la diferencia entre la intensidad de irradiación antes (I₀) y después (I) de atravesar la especie, y por una constante (K). La fórmula es: I_f = Φ * (I₀ - I) * K. Esta relación es válida para bajas concentraciones; a altas concentraciones, la ley se desvía debido a fenómenos como la autoabsorción o el quenching.