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.