Fundamentos de Fluorescencia y Fosforescencia: Principios y Aplicaciones Cuantitativas
Fundamentos de la Fluorescencia
La longitud de onda de la emisión es mayor que la longitud de onda de la absorción. La fluorescencia es el proceso inverso a la absorción; por tanto, existe una relación inversa entre la frecuencia y el tiempo de vida del estado excitado.
- Relación de actividad: Aquellas moléculas que tienen un tiempo de vida de actividad bajo presentan una absortividad molar alta.
- Probabilidad de emisión: Los compuestos altamente absorbentes presentan una mayor probabilidad de fluorescencia.
Fluorescencia Resonante
La fluorescencia resonante es la emisión de radiación a longitudes de onda iguales a la longitud de onda absorbida. Este fenómeno solo se produce en disolución, en vapores monoatómicos y en cristales.
Fosforescencia
Es la transición desde un nivel vibracional inferior de un estado triplete hasta el estado fundamental, acompañado de la emisión de un fotón. Es un proceso spin-prohibido, lo que caracteriza a esta transición triplete. Como consecuencia, el elevado tiempo de vida del estado triplete (que puede oscilar hasta 104 segundos) precisa la toma de precauciones especiales.
Variables Ambientales: Concentración
La relación entre la intensidad de fluorescencia (IF) y la concentración constituye la base de las aplicaciones analíticas cuantitativas.
- La IF es proporcional al número de estados excitados.
- El número de estados excitados es proporcional a la intensidad de radiación absorbida y a la intensidad incidente (I0).
La relación entre IF e I0 viene dada por la expresión matemática correspondiente.
Linealidad y Desviaciones
Al sustituir en la expresión previa y desarrollar el paréntesis, obtenemos la siguiente relación:
- Bajas concentraciones: El término se hace menor que 0.05, por lo que puede despreciarse frente a 1. En este caso, la IF es directamente proporcional a la concentración, obteniéndose una línea recta en su representación gráfica.
- Altas concentraciones: No es posible despreciar los términos, por lo que aparecen desviaciones de la linealidad.
- Límite de saturación: Cuando la concentración tiende a infinito, la potencia de 10 tiende a 0, haciendo que la IF sea independiente de la concentración.
Efecto de Filtro Interno
A concentraciones muy elevadas o cuando las muestras son muy absorbentes, puede tener lugar la autoabsorción de la radiación de la excitación y de la propia emisión fluorescente. En este caso, se presenta un fenómeno de inversión de la fluorescencia denominado efecto de filtro interno.